DE2502732C3 - Verfahren zur Herstellung einer Lösung für die Erzeugung eines Schutzbelags auf verzinkten Eisenteilen und Verwendung dieser Lösung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Lösung für die Erzeugung eines Schutzbelags auf verzinkten Eisenteilen und Verwendung dieser LösungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Lösung für die Erzeugung eines
Schutzbelags auf Oberflächen von verzinkten Eisenteilen zum Schutz gegen Korrosion in Gegenwart von
Wasser, insbesondere auf Innenoberflächen von Rohrleitungen aus verzinktem Stahl, sowie auf eine
Verwendung der Lösung zur Herstellung solcher Abscheidungen.
Es ist üblich. Teile aus eisenhaltigen Metallen, die mit
Wasser in Berührung kommen, insbesondere Wasserrohrleitungen, durch einen Belag aus Zink zu schützen.
Da Zink stärker elektronegativ ist als Stahl, schützt es diesen gegen die Korrosion, indem es sich bevorzugt
auflöst. Diese Auflösung Wird gehemmt und gebremst durch die Bildung eines Belags aus unlöslichen Salzen
durch Reaktion mit Mineralsalzen, die mit Wasser gelöst sind. Die Bildung dieser schützenden Salze
verläuft jedoch langsam und ergibt nicht immer einen Vollständigen Schutz des Zinks, insbesondere wenn das
Wasser heiß ist, es Wenig Mineralsalze enthält (einen Wasserhärtegrad in der Nähe von 0 aufweist) oder Salze
von solchen Metalien, wie Kupfer, enthält, die beim Angriff auf Zink als Katalysator wirken. Es wurde eine
beträchtliche Beschleunigung der Korrosion durch Wasser zwischen 60 und 800C festgestellt Außerdem
haben Kupferspuren in einer Konzentration von nur 1 ppm eine bemerkenswerte katalytische Korrosionswirkung. Darüber hinaus wird durch die mehr und mehr
angewendete Wasserenthärtung, welche durch Ionenaustausch den Wasserhärtegrad herabsetzt, bei Wasserinstallation
die Gefahr einer vorzeitigen Korrosion der verzinkten Teile noch erhöht
Um diesen Korrosionsgefahren vorzubeugen, werden manchmal mit »Impfen des Wassers« bezeichnete
Techniken verwendet die darin bestehen, daß Silicate oder Metaphosphate kontinuierlich zudosiert werden.
Diese Salze verbleiben aber zum großen Teil im Wasser. Die Anwesenheit insbesondere von Phosphaten in dem
für menschlichen Verbrauch bestimmten Wast.ji· bringt
Gefahren für die Gesundheit mit sich.
Aus der FR-PS 8 30 150 und der US-PS 21 21 574 sind
bereits übliche Phosphatierungen bekannt wie sie auf verzinkte Gegenstände aufgebracht werden, um eine
bessere Haftgrundlage für organische Beschichtungen zu erzeugen. Die dabei verwendeten Lösungen können
Phosphorsäure. Natriumnitrat, Calciumionen und Zinkchlorid enthalten. In der US-PS 35 92 701 wird
angeregt, Phosphatierungslösungen zu verwenden, die Calcium- und Nickelionen enthalten, wobei die Calciumionen
dazu dienen sollen, die Korrosionsbeständigkeit und die Anstrichhaftung zu verbessern, während durch
die Nickelionen die Gleichmäßigkeit des Aussehens des Belags verbessert werden soll.
Demgegenüber soll durch die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer geeigneten Lösung zur
Verfügung gestellt werden, mit der auf verzinkten Eisenteilen ein Schutzbelag erzeugt wird, der in kaltem
und heißem Wasser unlöslich ist und das Zink sogar gegen heißes Wasser mit einem geringen Wasserhärtegrad
und in Gegenwart eines nicht vernachlässigbaren Kupfergehalts gegen Korrosion schützt, indem man die
zu schützenden verzinkten Eisenteile in Gegenwart von Zinkionen mit einer Lösung in Berührung bringt, die
Silicate oder Metaphosphate in schwach phosphorsaurem Medium enthält, wobei dieser Belag relativ rasch
hergestellt werden kann und einen dauerhaften Schutz ergibt.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung einer Phosphat-, Nitrat- und Zinkionen
enthaltenden Lösung für die Erzeugung eines Schutzbelags auf verzinkten Eisenteilen, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man I bis 40 g Natriummetasilicat, 15 bis 40 ml Phosphorsäure einer Dichte von 1,71,1 bis 40 g
Natriumnitrat und 10 bis 50 g wasserfreies Zinkchlorid,
je Liter fertiger Lösung, in Wasser gibt und den " pH-Wert der entstehenden Lösung durch allmähliche
Zugabe von Calciumcarbonat auf 2 J bis 3,8 einstellt.
Die Verwendung von Metaphosphat zum Schütze von Regentonnen gegen Regenwasser wird zwar schon
in der AU-PS I 57 600 beschrieben, doch bezieht sich diese Druckschrift nicht auf verzinkte Gegenstände, so
daß keine Beziehung zum Gegenstand act vorliegenden
Erfindung besteht. Das Gleiche gilt für die Literaturstelle »Materials Protection^ November 1969, Seite 31 bis
35, und die LiteralursteÜe »Korrosion X«, Weinheim 1958, Verlag Chemie GmbH., Seiten 31 bis 35, worin
lediglich in aligemeiner Weise die Verwendung von Phosphaten beschrieben wird, ohne daß speziell auf den
Schutz Verzinkter Gegenstände eingegangen wird*
Es wird bevorzugt, ;tu der Lösung zusätzlich bis zu
70 g Natriumhexametaphosphai, je I der fertigen Lösung, zu geben.
Die erfindungsgemäß hergestellten Lösungen werden zur Abscheidung eines Schutzbelags auf verzinkten
Eisenteilen in der Weise verwendet, daß man eine Lösung der oben beschriebenen Art mit Raumtemperatur
nach der Einstellung des pH-Werts filtriert, die Lösung auf eine Arbeitstemperatur von 15 bis 75°C
einstellt, die Lösung mit den erwähnten Teilen während einer Zeit zwischen 20 und 72 h bei der erwähnten
Arbeitstemperatur in Berührung bringt und abschließend die Teile mit Wasser spült.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Abscheidung eines Schutzbelages
auf den Innenoberflächen von Rohren aus verzinktem Stahl die Lösung mit den Innenoberflächen dadurch in
Berührung gebracht, daß man die erwähnte Lösung vorzugsweise unter Richtungswechsel, durch die erwähnten
Rohre zirky'ieren läßt, wobei vorzugsweise in
diese Zirkulierung an Filter eingeschaltet wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aiisführungsform
der Erfindung werden zur Behandlung der Teile vor deren Einbau diese verzinkten Eisenteile in diese
Lösung eingebracht, die sich in einem Behälter befindet, wobei diese Lösung durch Zirkulation gerührt, im
Kreislauf geführt und filtriert wird.
Die Charakteristiken und Vorteile der Erfindung gehen aus den folgenden Beispielen hervor:
Lösungsansatz I
Es wird eine Lösung angesetzt, die je 1 Lösung folgendes enthält:
35 g Natriumhexametaphosphai
5 g Natriummetasilicat
15 ml Phosphorsäure (c/= 1,71)
14 g Natriumnitrat
15 ml Phosphorsäure (c/= 1,71)
14 g Natriumnitrat
5 g kristallisiertes Nickelchlorid (NiCI2 · 6 H2O)
20 g wasserfreies Zinkchlorid
20 g wasserfreies Zinkchlorid
Kaliumcarbonat in einer Menge, daß der pH-Wert auf
etwa Z3 eingestellt wird.
Lösungsansatz 2
Es wird eine Lösung angesetzt, die je 1 Lösung folgendes enthält:
20 g Natriummetasilicat
17 ml Phosphorsäure (J= 1,71)
20 g Natriumnitrat
5 g kristallisiertes Nickelchlorid (NiCI2 · 6 H2O)
20 g wasserfreies Zinkchlorid
20 g wasserfreies Zinkchlorid
Kalziumcarbonat in einer Menge, daß der pH-Wert auf 3,6 eingestellt wird.
Es wird eine Lösung gemäß Ansatz 1 verwendet.
Verwendungstemperatur der Lösung: 65 bis 75°C
Dauer der Bildung des Schutzbelags: 20 h oder besser 24 h
Verwendungstemperatur der Lösung: 65 bis 75°C
Dauer der Bildung des Schutzbelags: 20 h oder besser 24 h
Bildungsweise:
Andes Belags:
kontinuierliche Zirkulierung oder besser alternierende Zirlcuüerung der
Lösung unter Durchgang durch einen Glaswollefilter
Zinkphosphat.
Zinkphosphat.
Es wird eine Lösung gemäß Ansatz 2 verwendet
Verwendungstemperatur der Lösung: 15 bis 25° C
ίο Dauer der Bildung des Schutzbelags: 72 h
Verwendungstemperatur der Lösung: 15 bis 25° C
ίο Dauer der Bildung des Schutzbelags: 72 h
Bildungsweise.· kontinuierliche Zirkulierung oder besser alternierende Zirkulierung der
Lösung
Art des Belags: Gemisch aas Zinkphosphaten und
Zinksilicaten.
Zinksilicaten.
Resultate von Korrosionsversuchen
Versuche wurden an Proben, die gemäß Beispiel 1 behandelt worden waren und auch an nichtbehandelten
Vergleichsproben unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
— Wassertemperatur 80° C
— Wasserhärte 0
Kupfergehalt 1 ppm
Dauer des Versuchs:
Kupfergehalt 1 ppm
Dauer des Versuchs:
2 Monate
Probe
intakt
Vergleichsprobe an verstreuten
Lunkern stark
verrostet
Lunkern stark
verrostet
9 Monate
Probe
praktisch vollständig
intakt
intakt
\ ergleichsprobe Rostlunkf überall
verstreut
verstreut
Die erhaltenen Beläge sind durchgehend, hart und beständig gegenüber Abrieb und Schlag ohne abzuschuppen.
Der erhaltene Schutz des Zinks ist wirksam gegenüber Korrosion unter den erwähnten ungünstigen
Bedingungen, d. h. in heißem Wasser bei einem niedrigen Wasserhärtegrad und bei einem nichtvernachlässigbaren
Kupfergehalt. Die Bildung des Schutzbelags erfolgt relativ rasch. Insbesondere ist die
Inbetriebstellung von Wasserleitungen bei Neubauten durch die Behandlung der Wasserleitungen insgesamt
nicht wesentlich verzögert. Der erhaltene Belag bleibt in kaltem und heißem Wasser unlöslich und haftend. Das
Wasser wird nicht verunreinigt und bleibt für den menschlichen Verbrauch sauber.
Das als Hexahydrat verwendete Nickelchlorid hat sich als Beschleuniger für eine wirksame Abscheidung
erwiesen. Seine Anwesenheit ist jedoch nicht unerläßlich. Die Zugabe weiterer Abscheidungsbeschleuniger
zu den erfindungsgemäßen Lösungen ist möglich.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung einer Phosphat-, Nitrat- und Zinkionen enthaltenden Lösung für die
Erzeugung eines Schutzbelags auf verzinkten Eisenteilen, dadurch gekennzeichnet, daß
man 1 bis 40 g Natriummetasilicat, 15 bis 40 ml Phosphorsäure einer Dichte von 1,71, 1 bis 40 g
Natriumnitrat und 10 bis 50 g wasserfreies Zinkchlorid,
je Liter fertiger Lösung, in Wasser gibt und den pH-Wert der entstehenden Lösung durch allmähliche
Zugabe von Calciumcarbonat auf 2,3 bis 3,8 einstellt
2. Verfahren nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet,
daß der Lösung außerdem bis zu 70 g Natriumhexaphosphat, je Liter fertiger Lösung,
zugegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Einstellung des
pH-Wertes der Lösung 05 bis 20 g Nickelchloridhexahydrat,
je Liter fertiger Lösung, zugibt
4. Verwendung einer mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellten Lösung
zur Herstellung eines Schutzbelages auf verzinkten Eisenteilen, wobei man die Lösung nach der
Einstellung des pH-Werts filtriert, auf eine Arbeitstemperatur zwischen 15 und 75°C bringt und mit den
verzinkten Eisenteilen während einer Dauer zwischen 20 und 72 h bei der erwähnten Arbeitstemperatur
in Berührung bringt und wobei man anschließend die Eisenteile mit Wasser spült.
5. Verwendung nach Anspruch 4. wobei man die vei linkten Eisenteile in einem Behälter mit der
Lösung in Berührung bringt und die Lösung durch Zirkulation rührt, im Kreis führt und filtriert.
6. Verwendung einer mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellten Lösung
zur Herstellung eines Schutzbelages auf den Innenflächen von Rohren aus verzinktem Stahl,
wobei man die Lösung, vorzugsweise unter Richtungswechsel, durch die Rohre zirkulieren läßt und
durch ein Filter hindurchführt.
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