DE1621499B2

DE1621499B2 - Verfahren zum herstellen einer schutzschicht auf stahl durch behandeln mit einer waessrigen alkalischen loesung

Info

Publication number: DE1621499B2
Application number: DE19671621499
Authority: DE
Priority date: 1966-12-17
Filing date: 1967-02-18
Publication date: 1971-12-30
Also published as: DE1796321B1; US3701693A; GB1195990A; DE1621499A1; FR1549749A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht auf Stahl durch Eintauchen des Werkstückes in eine wäßrige alkalische Lösung und Erhitzen unter Druck. Diese Schutzschichten bieten im Vergleich zu verzinkten Blechen beim Eintauchen in Wasser einen ausgezeichneten Korrosionsschutz.

Es sind viele Verfahren zur Ausbildung von Schutzschichten bekannt, welche der Stahloberfläche einen Korrosionsschutz verleihen sollen. So wurden beispielsweise Stahlbleche einer elektrolytischen Behandlung in einem Elektrolyten unterworfen, der ein Chromat oder ein Phosphat enthielt, dem jeweils verschiedene chemische Zusätze organischer Art beigemischt wurden, worauf die aufgebrachte Substanz eingebrannt wurde. Es ist ferner bekannt, Stahlbleche mit Metallen zu überziehen. Doch sind diese Verfahrensschritte dieser bekannten Verfahren zum Aufbringen von Schutzschichten sehr kompliziert, und zwar besonders dann, wenn Erzeugnisse geschaffen werden sollen, die über eine längere Zeitspanne hinweg rostbeständig sein müssen. Soll diesem Erfordernis Rechnung getragen werden, so muß auch die Stärke der aufgebrachten Schicht entsprechend erhöht werden, was mit einem erhöhten Kostenaufwand für die Fertigerzeugnisse verbunden ist. Insbesondere werden die Herstellungskosten dann untragbar hoch, wenn es erwünscht ist, auf dem Wege des Aufbringens einer Schutzschicht eine hinreichende Korrosionsbeständigkeit zu erzielen, die derjenigen eines Metallüberzugs vergleichbar ist. Werden Stahlbleche nach einem einfachen Verfahren zur Schutzschichtbildung behandelt, das darauf abzielt, eine zeitweilige Rostbeständigkeit für die Aufbewahrung in einem Vorratslager zu gewährleisten, so kann die Bildung von Eisenrost nur für die Dauer von etwa einer Woche verhindert werden. Selbst verzinkte Stahlbleche setzen Zinkrost an, was ihren Handelswert beträchtlich mindert.

Die Herstellung von überzügen auf Eisen und Stahl mit Hilfe der Autoklavbehandlung ist auch aus der USA.-Patentschrift 2 972 873 (Behandlung von Stahl mit Phosphat enthaltenden Lösungen) und aus der USA.-Patentschrift 3 279 957 (Behandlung mit alkalischen oxydierenden Lösungen) bekannt, doch wurde diese Behandlung zur Lösung bestimmter Aufgaben ausgeführt, die sich von der Aufgabenstellung, die der Erfindung zugrundeliegt, unterscheiden. So soll beim Verfahren gemäß der USA.-Patentschrift 3 279 957, Spalte 1, Zeilen 42 bis 53, der Flüssigkeitsverlust vermieden werden, der bisher bei Verwendung offener Behandlungskessel auftrat, während das Verfahren nach der USA.-Patentschrift 2 927 873 dem Ziele dient, Reaktionsbehälter aus Stahl eine größere Beständigkeit gegen den Angriff durch Säuren bei höheren Temperaturen zu verleihen.

Demzufolge lag es nicht ohne weiteres nahe, Stahl mit anderen als den bekannten speziellen Lösungen im Autoklav zu behandeln, um die Rostbeständigkeit des Stahls zu erhöhen.

Erfindungsgemäß lassen sich auf verhältnismäßig einfache Weise Stahlerzeugnisse mit einer Schutzschicht herstellen, die eine ausgezeichnete Rostbeständigkeit aufweisen, insbesondere eine langandauernde Rostbeständigkeit in einer umgebenden Atmosphäre mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, und die im Vergleich zu verzinkten Blechen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in fließendem Wasser aufweisen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Erzeugnisse lassen sich vielfältig anwenden. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man den Stahl der Einwirkung eines Gemisches aus einer alkalischen Flüssigkeit und einem Oxid eines Erdalkalimetalls bei einer Temperatur zwischen 240 und 400° C und einem Druck von 40 bis 300 at aussetzt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Stahlbleche in einem Autoklav in die obengenannte Lösung eingetaucht, worauf man den Autoklav bei einem Druck von 40 bis 300 Atmosphären auf einer Temperatur von 240 bis 400° C hält. Danach werden die Bleche erforderlichenfalls noch in Chromsäure eingetaucht.

Beim Behandeln von Stahlblechen in einer Magnesiumoxid enthaltenden alkalischen Lösung bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur werden dichte, korrosionsbeständige Filme erhalten, die aus Eisenoxiden und Magnesiumverbindungen bestehen, wie sie sich bei der Umsetzung mit der Lösung an den Oberflächen der Stahlbleche bilden. Da der Oberflächenzustand der Filme je nach dem angewendeten Druck Schwankungen unterliegt und da die Filme porös sind, unterzieht man die Stahlbleche vorteilhafterweise einer Nachbehandlung durch Eintauchen in eine Chromsäurelösung.

Die Erfindung wird nun an Hand des folgenden Beispiels weiter erläutert:

Beispiel

Aus diesem Beispiel ergibt sich ein Vergleich der Ergebnisse, die durch Behandlung mit den vorbezeichneten Lösungen erzielt wurden.

Behandlungsbedingungen: Jedes der Probestücke wurde in die betreffende Lösung eingetaucht, die in einem Autoklav bei einem Druck von 39 bis 40 Atmosphären bei einer Temperatur von 240° C gehalten wurde.

1. Die untenstehende Tabelle 1 gibt nach dem erläuterten Schlüssel den Korrosionszustand der Oberflächen von Probestücken nach 30tägigem Einlagern in ein Materiallager wieder.

Tabelle 1

Probennummer	Korrosionszustand
1 2 3	B D E

Zeichenerklärung für die Tabellen 1 bis 3:

A = Oberflächenfilm des Probekörpers unversehrt;

B = etwa 2 bis 3% der als Schichtträger dienenden Eisenfläche

bloßgelegt;
C = etwa 3 bis 10% der als Schichtträger dienenden Eisenfläche bloßgelegt;

D = nur noch eine kleine Fläche mit Film bedeckt;
E = völlig korrodiert.

Probe 1 ist ein mit Magnesiumoxid und einer alkalischen Flüssigkeit behandeltes Stahlblech;
Probe 2 ist ein mit einer Chromsäurelösung behandeltes Stahlblech;

Probe 3 ist ein nichtbehandeltes kaltgewalztes Stahlblech.

2. Prüfung der Korrosionsbeständigkeit

in feuchter Luft
(98% Luftfeuchtigkeit bei 50° C)

Die untenstehende Tabelle 2 gibt den Korrosionszustand der Oberflächen nach 7tägigem Stehen wieder. .

Tabelle 2
Prüfung in feuchter Luft

IO

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3. In der nachstehenden Tabelle 3 ist der Korrosionszustand der Oberflächen nach 30tägigem Eintauchen in fließendes Wasser wiedergegeben.

Tabelle 3
Prüfung durch Eintauchen in fließendes Wasser

Probennummer	Korrosionszustand
1 2 3	A C E

Probennummer	Korrosionszustand
1 2 3	C D E

Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, zeigte die Probe 1 beim Eintauchen in angesäuertes Wasser eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit.

Tabelle 4
Gewichtsverluste durch Korrosion bei unterschiedlichem pH (mg/cm²)

Behandlung des jeweiligen	Eintauchdauer	pH-Wert der korrodierender	pH 4	Lösung
Probenmaterials	in Tagen	pH 3	0,153	pH 5
Nicht behandeltes kaltgewalztes Stahlblech	2	0,126	0,186	0,076
	5	0,237	0,345	0,100
	8	0,456	0,461	0,342
	11	0,609	0,632	0,426
	18	0,760	0,750	0,526
	25	0,830	0,027	0,633
Probenmaterial, behandelt mit MgO in	2	0,105	0,084	0,059
alkalischer Flüssigkeit	5	0,189	0,055	—
	8	0,326	0,098	0,063
	11	0,484	0,117	0,087
	18	0,550	0,138	0,108
	25	0,610	0,120

Durch die Erfindung wird somit ein in hohem Maße korrosionsbeständiger Schutzfilm auf Stahlmaterial geschaffen, indem man dieses bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in ein Gemisch von Magnesiumoxid \nit einer alkalischen Flüssigkeit taucht. Fernerhin -kann, die Korrosionsbeständigkeit noch gesteigert werden, mdem man den so gebildeten Film einer Nachbehandlung mit Chromsäure unterzieht. Eine Kombination mit Farbschichten verschiedener Art liefert dann korrosionsbeständige Metallgegenstände, ohne daß es zu diesem Zweck erforderlich wäre, auf Plattierungs- oder Metallauftragsverfahren zurückzugreifen. Auch weisen die erfindungsgemäß hergestellten Filme eine große Hitzebeständigkeit und Abriebfestigkeit auf.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Schutzschicht auf Stahl durch Eintauchen des Werkstückes in eine wäßrige alkalische Lösung und Erhitzen unter Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man den Stahl der Einwirkung eines Gemisches aus einer alkalischen Flüssigkeit und einem Oxid eines Erdalkalimetalls bei einer Temperatur zwischen 240 und 400⁰C und einem Druck von 40 bis 300 at aussetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schutzfilm mit einer Chromsäurelösung nachbehandelt.