-
R o s t s c h u t z a i t t e 1
Es ist bekannt, dass
mtallische Überzüge auf Eisen und Stahl als Rostschutzmittel besonders geeignet
sind. Eine grosse Bedeutung hatten dabei u.a. Überzüge aus Zink, Diese Überzüge
werden durch mit hohen Anlagekosten verbundene Feuerverzinkung oder galvanische
Verzinkung erhalten. In vielen Fällen ist jedoch diese Art der Aufbringung nicht
möglich, da die zu behandelnden Konstruktionen bereits aufgestellt oder zu gross
für eine solche Behandlung im Schmelzbad sind.
-
Das Aufbringen der metallischen Überzüge im Flamaspritzverfahren,
bei dem die in der Flamme verflüssigten Metalltröpfchen mittels Druckgas auf die
zu metallisierenden Unterlagen aufgeschleudert werden und dort durch Abkühlung erstarren,
hat einmal den Nachteil, dass auf hohe Festigkeit en vergütete Baustähle,
z.B. ein "C 35" mit 120 kp/mm2 Festigkeit erleidet durch das Feuerverzinken
bzw. Aluainieren einen wesentlichen Festigkeitsverlust, zum anderen, dass
durch die"Verkrallung" der erstarrten Metallkörner an der zu schützenden Metallunterlage
keine vollkommen abdichtende Wirkung erzielt wird. Vielmehr hat sich gezeigt, dann
der aufgesprühte metallische Film noch porös ist, so dass nachher
noch eine Versiegelung oder Lackierung notwendig ist.
Man ist auch
bereits dazu übergegangen, dieses aufwendige Verfahren durch gewöhnlichen Farbauftrag
zu ersetzen, wobei das Anstiichmittel aus einen feinstverteilten, in ein Lackbindemittel
eingebettetes Zinkmetall von kugeliger Struktur besteht. Diese Farbanstriche auf
der Basis sphärischen Zinkstaubs haben den Nachteil, dass die aufgebrachten Schichten
matt, wenig ansehnlich und sehr porös sind, ferner schnell absplittern und bei fortgesetzter
Unterwasserbelastung zur Gas- und damit zur Blasenbildung führen.
-
Zur Verbesserung dieses Zinkstaubanstriches wurde auch bereits Torgeschlagen,
fein ausgewalztes blättchenförmiges Zink in Kombination mit Zinkpulver, Zinkoxyd,
usw. zu verwenden, da hierdurch eine grössere Elastizität, Haftfestigkeit und Leitfähigkeit
erzielt werden. Dieses blättchenförmige Zink in Form einer stearinsäurehaltigen
Testbenzinpaste wird durch Zusatz eines -Bindemittels und weiterer Pigmente als
Schutzüberzug auf die zu behandelnden Stahlbleche usw. aufgetragen, z.B. aufgesprüht
oder mittels eines Pinseln aufgestrichen.
-
Die Widerstandsfähigkeit dieser Zinkblättchenfazbe gegenüber Witterungseinflüssen,
die bei starker Beanspruchung noch einen unerwünschten Abbau der Zinkschicht zeigte,
konnte noch-- weiter gesteigert werden, indem ein Teil des Zinks durch Aluminiumpulver
oder -blättchen ersetzt wurde. Es hat sich gezeigt, dass der Aluminiumblättchenzusatz
das Zinkpigaent vor au schnellem Abbau schützt.
-
Die Rostschutzwirkung solcher Metallpigaentüberzüge ist so zu erklären,
dass an der metallisch blanken Oberfläche des zu schützenden Metalls eine
elektrochemische Schutzwirkung (kathodischer Schutz) auftritt und dass die
Bildung von Reaktionsprodukten an der Oberfläche des Anstriches eine abdichtende
Wirkung des porösen Überzuges bewirkt. Für die
kathodische Schutzwirhung
ist nicht nur d.--s Auftreten einer minimal notwendigen Potentialdifferenz unmittelbar
an der Eisenoberfläche notwendig, sondern gleichzeitig eine Effektiv-Benetzung der
zu schützenden Oberfläche und demzufolge ein minii.ial notwendiger kathodischer
Strom, bzw. eine entsprechende ü'(roindicli.te. Das Einstaubkorn ist durch kristallographische
oder chemisch bedinte Lokalelemente an sich befähigt, Zinkiomen in die wässrige,
das Lorn benetzende Umgebung abzugeben, ohne d&ss von aussen eine elektrische
Polarisierung aufgedrückt werden muss. Dieser Vorgang, ausgelöst durci,1 die iss:
Lokalelement bestehenden verschiede.ien elektrolytischen Lösungsdrucke ist in erster
Linie massgebend für die Entstehung der deckschichtbildenden Zink-Korrosionsprodukte,
und erst die viel grössere Differenz der Lösungsdrucke zwischen Zink und Eisen wird
die kathodische Fernschutzwirkung auslöse:. Diese letztere Wirkung wird umso grösser
sein, je besser der Elektrodenfluss vom Zink aus erfolgen kann. Ein dauernder metallischer
Kontakt des Zinkstaubkornes mit der Eisenunterla4;-e und der Zinkstaubkörner unter
sich besteht jedoch nicht. Iis ist somit anzunehmen, dass das Zinkstaubkorn bei
seiner elektromotori-:_@cheneb;:ai ;ung seine Elektronen nur über diderstandssy
steine übt;ibt.
-
Die Erklärung, ,:drum Zink in Verbindung mit Aluminium einen mindestens
gleich guten Schutz des darunter liegenden Eisens ergibt, ohne dass Blasenbildung
auftritt und ohne dass die 4 'inkleilci-en an der Oberflüche so rasch korrodieren,
ist u.a. aus den Pourbaix-Diagraiben der beiden Materialien leicht zu ersehen. Durch
Bildung von Oxid- bzw. Hydroxid-Schichten hat Zink eine P.ssivierungsbreite von
pH 8,5 bis 11 und Aluminium eine solche von pH 1- bis 9,5. Besonders im schwachsauren
Gebiet wird sich das Aluminium also schützend vor das Zink s-#ellen, w "hrend i-i
alkalischen Bereich dLc.s Zink selbst iE.ssiv rird. Dure:-t die .:i-ehung von Zink
mit Aluminium ist die b.romdich te an der zu schützenden Eiseno t er11'.Lche üe.:ündert
unc3 dai.ii t die :_"@;lic'.keit der :@@.thoäi:@cl:.ci@ @r'a@.se@@ätoffeüt@.:ic@tlung
vermindert
bzw. aufgehoben. Das Aluminiumew@.hrleistet jedoch .einen ungehinderten bzw. noch
verstärkten Elektronenfluss vom Zink aus, womit die kathodische Gesamtschutzwirkung
gewährleistet ist. In gleicher Weise wirkt Zink in Verbindung mit anderen elektrochemisch
edleren Pletallen bzw. Metallen, deren Bereich der Immunität und Passivierung bzw.
deren thermodynamische Stabilität günstiger liegt. (Pourb,#.ix-Diagraiiine).
-
Gegenstand eines älteren Vorschlages ist ein Rostschutzmittel mit
einem Gehalt an lackartigen Bindeiaitteln und fein verteilten yeilchen einer Zinkaluminiumlegierung,
das durch eine Zinkaluminiumlegierung der Zusammensetzung von 50 Zink/5@ Aluminium
bis 80 Zink/20 Aluminium gekennzeichnet ist.
-
Für den Einsatz von plättchenförmigen Pi,#,menten war es schliesslich
bisher üblich, diese mittels Stearins*.ure und Testbenzin getrennt vorzumahlen und
dann den entsprechenden Bindemitteln zuzusetzen. Bei diesem Vorgang h«t sich die
Oberfläche des Metalls mit Stearins@.ure überzogen, wurde dadurch hydrophob und
somit nicht mehr elektrisch leitend.. und damit auch elektrochemisch inaktiv. .Für
einen aktiven kathodische a Schutz is-i: es jedoch notwendig, dass eine genügend
grosse Oberfläche zur Verfügung steht und da hat es sich als zweckmässig erwiesen,
stearinsäurefreie Produkte einzusetzen. Dies kann geschehen, indem die anfallenden
körnigen Metallpulver und Metallgriesse direkt mit dem Bindemittel zusammen in Kugelmühlen
vermahlen werden, dabei gilt als besondere Aus-f"hrungsform, dass in dem das erfindungsgemässe
Verhältnis Zink und Aluminium als getrennte Pulver oder Griesse eingesetzt werden
und durch die :._,emeinsaine Vermahlung die gewünschte Legierung bilden. Dies ist
ein besonderer technischer Vorte::.l, da hierdurch die Herstellung der Legierung
vermieden wird und handelsüblicher Zinkstaub eingesetzt werden kann.
Gegenstand
der Erfindung ist ein Rostschutzmittel mit einem Gehalt an einem lackartigen Bindemittel
und feinverteilten Metallteilchen, gekennzeichnet durch eine Zink-Metall-Legierung
in feiner Verteilung, möglichst in Plättchenforn. Bevorzugte Legierungskomponenten
sind Eisen, Nickel und Aluminium. Das Zink kann dabei 6 bis 90,°4 ausmachen. Besonders
günstige Erggbnisse konnten bei der Legierung mit 65 Zn/35 A1 erzielt werden. Dabei
empfiehlt es sich, dass eine Zink-Aluminium-Legierung als feines Pulver in
sphärischer oder blättchenförmiger Struktur verwendet wird. Bei Verwendung von Zink/Eisen-Legierungen
können diese Zusammensetzungen von 6/94 bis 90/10 Zn/Fe aufweisen, vorzugsweise
60/40 Zn/Fe. Analog gilt das für Nickel.
-
Das lackartige Bindemittel kann beispielsweise ein hochpolymeres,
lufttrocknendes Epoayharm oder ein durch Luftfeuchtigkeit verfestigendes Einkomponenten-Polyurethan(prae)addukt
sein.
-
Bei der gemeinsamen Verwendung von getrennt hergestelltes Zink-Aluminium-Pigment
entstehen Lokalelemente mit makroskopischer Struktur. Bei der Verwendung eines feinteiligen
Pigmentes auf der Basis einer Zink-Aluminium-Legierung weist dieses Lokalelem-bn.t-
molekulare Struktur auf. Dieses dürfte
der Grund dafür sein, dass die
Schutzwirkung des Legierungspigmentes gegenüber der der Mischung überlegen ist.
-
Das Rostschutzmittel gemäss der Erfindung wird in bevorzug- _ ter
Weise nach
lacktechnischen Verfahren, z.B. durch Aufepritzen, Aufstreichen oder Tauchen aufgebracht.
Die Schichtdicke hängt u.a. auch vom verwendeten Bindemittel
ab; bei Sponol 55 reichen bereits 10 m, um für einige Wochen einen
beständigen Schutz gegen Salznebel zu liefern. Eine sol-
che Schichtdicke
ist noch punktschweisabar.
-
Die Herstellung den Roetschutzsittels gemäss der Erfindung
kann in folgender Weise vorgenommen werden:
1.
Zink- und Aluminiummetalle in reiner Form werden unter Ausschluss von Sauerstoff
zusammengeschmolzen.
-
2. Die Pulverisierung der Legierung kann auf verschiedene Weise erfolgen:.
-
a) durch Sprühen mittels eines Schutzgases durch Düsen, b) durch Behandlung
mittels Ultraschall unter Schutzgas, c) durch Schleudern in rotierenden Diaphragmen
aus Sintermetall oder Keramik.
-
3. Die feinen Umente werden dann zur.Erzielung einer Blättchenstruktur
durch Walzen oder Mahlen in der Kugelmühle unter Zusatz von Stearinsäure als Mahlhilfsmittel
und Testbenzin zu einer dicken Masse verarbeitet. Diese Paste oder das Pulver (sofern
keine Blättchenstruktur gewünscht wird) wird dann mit dem Lackbindemittel unter
Zusatz eines Lösungsmittels, z.B.Aethylglykolacetat, vermengt.
-
Das Aufbringen dieses Rostschutzmittels, das einen besonders hohen
kathodischen Gesamtschutz gewährleistet, geschieht nach den in der Lackindustrie
üblichen Verfahren, z.B.durch Aufsprühen mittels einer Pressluftpistole, durch Eintauchen,
Aufstreichen, usw.