DE1621470C3

DE1621470C3 - Inhibitoren zur Verminderung des Angriffs bei der Beizung von Aluminium in alkalischen Lösungen

Info

Publication number: DE1621470C3
Application number: DE1967H0064399
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl.-Chem. Dr. 4000 Duesseldorf Schluessler
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1967-11-09
Filing date: 1967-11-09
Publication date: 1982-09-09
Also published as: AT281540B; FI46988C; SE334084B; BR6803796D0; FI46988B; NL157664B; DE1621470A1; NL6814587A; ES359995A1; DE1621470B2; DK121341B; FR1602549A; BE723496A; CH522748A

Description

Gegenstand der Erfindung ist die Verminderung des Angriffs von Aluminium beim Beizen in alkalischen Lösungen durch Verwendung eines Inhibitors.

Bekanntlich werden zur Inhibierung von Aluminium in alkalischen Lösungen Oxydationsmittel, z. B. Permanganate und Chromate, verwendet, die im alkalischen Bereich wirksam sind. Der Wirkungsgrad dieser Oxydationsmittel ist jedoch gering, und es müssen relativ große Mengen verwendet werden. Aus arbeitsphysiologischen und abwassertechnischen Gründen können Chromate heute praktisch nicht mehr verwendet werden. Die Verwendung von Wasserglas als Inhibitor für Aluminium ist ebenfalls bekannt Wenn es in entsprechend hohen Mengen eingesetzt wird, werden gute Ergebnisse erzielt.

Es hat sich nun gezeigt, daß der notwendige hohe Wasserglaszusatz zu alkalischen Lösungen oft zu unangenehmen Begleiterscheinungen führt, beispielsweise zu Verkrustungen und Belägen auf den mit den Lösungen behandelten Teilen, insbesondere, wenn diese Teile mit Säure nachbehandelt werden, um überschüssiges Alkali zu entfernen. Diese Verkrustungen und Beläge werden von normalen Entsteinungslösungen nicht angegriffen; sie können praktisch nur mit Flußsäure entfernt werden, die wiederum arbeitsphysiologische Probleme mit sich bringt.

Es wurde nun gefunden, daß diese Mängel vermieden werden, wenn man in den alkalischen Lösungen anstelle von Wasserglas wasserlösliche Salze der Polyacrylsäuren mit einer spezifischen Viskosität zwischen 0,07 und 0,90 als Inhibitoren für Aluminium verwendet. Dementsprechend betrifft die Erfindung die Verwendung von wasserlöslichen Salzen der Polyacrylsäure mit einer spezifischen Viskosität zwischen 0,07 und 0,9 als Inhibitoren zur Verminderung des Angriffs bei der Beizung von Aluminium in alkalischen Lösungen in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Gew.-%. Vorzugsweise werden wasserlösliche Salze der Polyacrylsäure mit einer spezifischen Viskosität von 0,090 bis 0,20 bestimmt bei 20° C verwendet. Der Inhibierungseffekt nimmt im allgemeinen bei spezifischen Viskositäten über 0,2 ab. Bei der Beizung von Aluminium ist jedoch gerade eine nicht zu starke Verminderung des Angriffs auf Aluminium erwünscht. Die spezifische Viskosität η eines Stoffes errechnet sich aus der Viskosität einer Lösung nach der Formel

Viskosität der Lösung
Viskosität des Lösungsmittels

-1

Im vorliegenden Fall wird jeweils die Viskosität einer 0,7%igen Lösung der entsprechenden Salze der Polyacrylsäure in 2-n-Natronlauge gemessen.

Die Salze der Polyacrylsäure sind besonders bei relativ kleiner Inhibitorkonzentration wirksam. Dagegen wirken Zusätze von gleich großen Mengen Alkalisilikat nicht inhibierend, sondern verstärken eher den vom Alkali verursachten Metallabtrag. Eine ausreichende Inhibierung kann in diesem Fall nur durch wesentlich höhere Alkalisilikatkonzentrationen erzielt werden.

Als wasserlösliche Salze können insbesondere die Alkalisalze wie Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalze Anwendung finden.
Die alkalischen Lösungen, die für die Behandlung von

ίο Aluminium in den vorliegenden Fällen in Betracht kommen, enthalten insbesondere Natrium- oder Kaliumhydroxid. Es werden in manchen Fällen aber auch andere stark alkalisch reagierende Stoffe, wie Alkalicarbonate und Alkaliphosphate, allein oder im Gemisch mit Alkalihydroxiden verwendet.

Durch die Verwendung der oben beschriebenen wasserlöslichen Salze wird eine Verlangsamung des Angriffs von alkalischen Lösungen auf Aluminium in dem für die Praxis besonders geeigneten Umfang erzielt. Gleichzeitig wird die Bildung von Belägen und Verkrustungen, die bei den bisher verwendeten Alkalisilikatinhibitoren zu Schwierigkeiten geführt haben, vermieden.
In der FR-PS 12 46 106 wird ein Verfahren zum Schutz metallischer Oberflächen durch Behandeln mit einer wäßrigen Lösung polymerer organischer Säuren beschrieben. Als polymere organische Säuren werden hier auch die Polyacrylsäure und deren Salze angeführt. Ziel dieser Behandlung ist eine Imprägnierung bzw. Versiegelung der zu schützenden Oberfläche. Die schützende bzw. inhibierende Verbindung wird von der Metalloberfläche bzw. von darauf befindlichen Überzügen, beispielsweise aus Oxid, Phosphat oder Chromat, adsorbiert. Unter den zu schützenden Metallen wird auoh Aluminium genannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft jedoch keineswegs eine Imprägnierung bzw. Versiegelung der Aluminium-Oberfläche oder von darauf befindlichen Schutzüberzügen. Die Erfindung bezweckt vielmehr das Gegenteil: Durch Beizung soll ein Abtrag der Aluminium-Oberfläche erfolgen, wobei jedoch durch den Zusatz eines Reglers zur alkalischen Beilösung der Beizabtrag geregelt werden soll.

Ferner sind aus der CA-PS 6 66 119 bereits flüssige Reinigungsmittel bekannt, die nichtionogene oberflächenaktive Stoffe in stabiler Dispersion enthalten. Um diese zu erreichen, werden den flüssigen Reinigungsmitteln wasserlösliche Salze der Polyacrylsäure zugesetzt. Das Problem der Inhibierung von Aluminium wird jedoch nirgends erwähnt, so daß der dort verwendete Zusatz von Polyacrylsäure auch keinerlei Hinweis auf den Anmeldungsgegenstand

Weiterhin ist aus der US-PS 28 29 114 ein Verfahren zur Verhinderung der Korrosion von Aluminium oder Aluminiumverbindungen, die in Kontakt mit organischen Basen wie Alkylamine, Polyamine oder aromatische Amine stehen, bekannt.

Als Inhibitor werden dabei organische Sulfonate wie Dodecylbenzolsulfonat und ähnliche Verbindungen verwendet Derartige Inhibitoren sind in alkalischen Lösungen, die Natrium- oder Kaliumhydroxid oder ähnliche stark alkalische anorganische Verbindungen enthalten, nicht hinreichend wirksam, wie die nachstehenden Vergleichsversuche zeigen.

Im einzelnen wurden in drei Versuchsreihen 5 χ 10 cm große Bleche aus 99,5% Aluminium von 1 mm Stärke 60 Minuten bei 65⁰C der Einwirkung einer 3%igen

Natriumhydroxidlösung
Lösungen enthielten:

ausgesetzt. Die alkalischen

a) keinen Inhibitor,

b) 0,2 Gew.-% neutralisierte Polyacrylsäure (spezifische Viskosität 0,15),

c) 0,2 Gew.-% Alkylbenzolsulfonat,

d) 0,2 Gew.-% Wasserglas
(Molverhältnis SiO₂: Na₂O = 3,3 :1).

Danach wurden die Bleche gespült und getrocknet und die von den Lösungen bewirkte Abtragung des Aluminiums bestimmt.

Der Abtrag in g/m² pro Minute betrug:

Minuten bei 65°C der Einwirkung von Natriumhydroxydlösungen unterschiedlicher Konzentration ausgesetzt. Die alkalischen Lösungen enthielten a) keinen Inhibitor, b) 0,2 Gew.-% Polyacrylsäure der spezifischen Viskosität 0,15 und c) 0,2 Gew.-% Wasserglas (Molverhältnis SiO₂: Na₂O = 3,3 :1). Danach wurden die Bleche gespült und getrocknet. Die von den Lösungen bewirkte Abtragung des Aluminiums in Abhängigkeit von der Natriumhydroxydkonzentration

ίο ist in der Tabelle 1 wiedergegeben. Verwendet man anstelle der Polyacrylsäure das entsprechende wasserlösliche Alkalisalz, so erhält man im wesentlichen die gleichen Ergebnisse.

a) ohne Zusatz des Inhibitors 9,5

b) Zusatz von Polyacrylat 0,7

c) Zusatz von Alkylbenzolsulfonat 6,4

d) Zusatz von Wasserglas 12,5

Beispiel 1

Es wurden drei Lösungen hergestellt, von denen die Lösung a) 1 Gew.-% Natronlauge, die Lösung b) 1 Gew.-% Natronlauge und 0,2 Gew.-% Polyacrylsäure mit der spezifischen Viskosität 0,15 und die Lösung c) 1 Gew.-% Natronlauge und 0,2 Gew.-°/o Natriumsilikat (Molverhältnis SiO₂: Na₂O = 3,3 :1) enthielt.

In diese Lösungen wurden jeweils gleich große gewogene Bleche aus 99,5%igem Aluminium mit einer Stärke von 1 mm eingebracht. Nach 60 Minuten wurden die Bleche gespült, getrocknet und gewogen, um den Abtrag des Aluminiums zu ermitteln. Der Abtrag in g pro qm und pro Minute betrug bei der Behandlung mit reiner Natronlauge 0,17, bei der Behandlung mit der Lösung c) 0,26 und bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise b) 0,024.

Arbeitet man in gleicher Weise jedoch mit Lösungen, die jeweils 3% Natronlauge enthalten, so beträgt der Abtrag in g pro qm und pro Minute bei reiner Natronlauge 0,45, bei Natronlauge unter Zusatz von Wasserglas 0,75 und bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise 0,09.

Beispiel 2

In drei Versuchsreihen wurden 5 χ 10 cm große Bleche aus 99,5% Aluminium von 1 mm Stärke 15

Tabelle 1

% NaOH Abtrag g pro qm pro Min.

Lösung a) Lösung b) Lösung c)

0,5
1,0
2,0
3,0

3,62
4,49
6.65
9,35

0,86 0,58 0,79 0,92

2,08

5,21

11,20

13,65

Beispiel 3

Aluminiumbleche mit den Abmessungen 5 χ 10x0,1 cm wurden 60 Minuten lang bei 20° C der Einwirkung von l°/oigen Natriumhydroxydlösungen ausgesetzt, die jeweils 0,1 Gew.-% Polyacrylsäure unterschiedlicher spezifischer Viskosität enthielten. Die von den Lösungen verursachte Abtragung in Abhängigkeit von der spezifischen Viskosität der eingesetzten Polyacrylsäuren, ist in Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle 2	Abtrag g pro
Spezifische Viskosität	qm pro Min.
der Polyacrylsäure	0,017
0,09	0,014
0,12	0,020
0,15	0,030
0,34	0,028
0,68	0,037
0,90

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von wasserlöslichen Salzen der Polyacrylsäure mit einer spezifischen Viskosität zwischen 0,07 und 0,9 als Inhibitoren zur Verminderung des Angriffs bei der Beizung von Aluminium in alkalischen Lösungen in einer Menge von 0,05 bis 0,5 Gew.-%.