DE2502732C3

DE2502732C3 - Verfahren zur Herstellung einer Lösung für die Erzeugung eines Schutzbelags auf verzinkten Eisenteilen und Verwendung dieser Lösung

Info

Publication number: DE2502732C3
Application number: DE2502732A
Authority: DE
Inventors: Noel Auby-Lez-Douai Dreulle; Michel Cantin Longuepee
Original assignee: International Lead Zinc Research Organization Inc New York Ny (vsta)
Current assignee: International Lead Zinc Research Organization Inc New York Ny (vsta)
Priority date: 1974-01-23
Filing date: 1975-01-23
Publication date: 1979-06-13
Also published as: JPS5526191B2; FR2258464A1; JPS50108136A; DE2502732A1; DE2502732B2; BE824371A; FR2258464B1; SE7500467L; SE407812B; IT1027331B

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

5 g kristallisiertes Nickelchlorid (NiCI₂ · 6 H₂O)
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

Kalziumcarbonat in einer Menge, daß der pH-Wert auf 3,6 eingestellt wird.

Beispiel 1

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

Bildungsweise:

Andes Belags:

kontinuierliche Zirkulierung oder besser alternierende Zirlcuüerung der Lösung unter Durchgang durch einen Glaswollefilter
Zinkphosphat.

Beispiel 2

Es wird eine Lösung gemäß Ansatz 2 verwendet
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.

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:

2 Monate

Probe

intakt

Vergleichsprobe an verstreuten
Lunkern stark
verrostet

9 Monate

Probe

praktisch vollständig
intakt

\ ergleichsprobe Rostlunkf überall
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

Patentansprüche:

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.