DE3000011A1

DE3000011A1 - Korrosionsschutzanordnung fuer metallkoerper und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3000011A1
Application number: DE19803000011
Authority: DE
Inventors: Roger Lovell
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-01-02
Filing date: 1980-01-02
Publication date: 1980-07-10
Also published as: IL59018A; IL59018A0; JPS55113559A; BE880926A; IT1127782B; FR2445860B1; GR69727B; GB2040732A; NL7908976A; CA1142814A; IT7928471A0; AU5429280A; JPS6235908B2; US4275111A; FR2445860A1; GB2040732B; PT70651A; MX152953A

Description

Korrosionsschutzanordnung für Metallkörper und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf Schutzüberzüge für korrosionsanfällige Metalle. Insbesondere betrifft die Erfindung die Verbesserung des Korrosionsschutzvermögens von Kunstharzüberzü-gen, einschließlich mit Glas(faser) oder anderen Füllstoffen verstärkter Kunstharzüberzüge, die für den Schutz von korrosionsanfälligen Metallkonstruktionen eingesetzt werden.

Unabhängig von der fortschrittlichen Technologie auf dem Gebiet der Kunststoffindustrie und der derzeitigen leichten Verfügbarkeit einer Vielfalt von Kunstharzschutzüberzügen, einschließlich solcher, die mit Glas(faser) oder anderen Füllstoffen verstärkt oder armiert sind, stellt der Schutz von Metallkörpern vor Korrosion nach wie vor ein wesentliches industrielles Problem dar. Der weltweite Aufwand für die Verhütung und den Ersatz von Verlusten durch Korrosion stellt derzeit eine der größten wirtschaftlichen Ausgaben dar. Viele moderne Kunstharzüberzüge oder -beschichtungen gewährleisten naturbedingt eine ausgezeichnete Schutzschicht gegen ver-

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schiedene korrodierende Substanzen, etwa atmosphärische Substanzen wie Sauerstoff, Wasserdampf und Kohlendioxid, sowie verschiedene industrielle atmosphärische Verunreinigungen und selbst gegen die starken korrodierenden Einflüsse bei Einsatz auf See, etwa durch Salzwasser. Trotzdem vermögen auch die besten KunstharzSchutzüberzüge, wenn sie nach derzeitiger Technik auf große Gebilde mit ausgedehnten Flächen aufgetragen werden, die z.B. bei Einsatz auf und an der See starker Korrosionseinwirkung ausgesetzt sind, keinen zufriedenstellenden Schutz für solche Gebilde oder Konstruktionen vor Korrosion durch Oxydation und elektrolytische Wirkung zu bieten. Beispiele für solche Konstruktionen, die durch die derzeitigen Schutzüberzüge nicht ausreichend geschützt werden können und daher ständig einer Zerstörung durch Korrosion in entsprechender, stark korrodierender Umgebung, wie bei Marineeinsatz, ausgesetzt sind, sind Schiffs- und Bootsrümpfe, Küstengewässer-Bohr- und -ölgevfinnungsplattformen, Brücken, Rohrleitungen und dgl. Beispiele für andere Metallkonstruktionen, die nicht notwendigerweise See-Einflüssen ausgesetzt sind, sind tragende metallene Bauteile und Platten, Frachtbehälter (Container) zur Verwendung bei Schiffen, Eisenbahnzügen, Lastwagen, Flugzeugen sowie die Karosserien bzw. Rümpfe oder Aufbauten verschiedener Fahrzeuge, wie Automobile, Lastkraftwagen, Omnibusse, Eisenbahnfahrzeuge, Flugzeuge und dgl.

Als Beispiel für die Größe des Korrosionsproblems unter Seevjasserbedingungen läßt sich sagen, daß die derzeitige Lebensdauer ereartung von Schiffsrümpfen aus Aluminium in Salzwasser nur etwa sieben bis zehn Jahre beträgt, auch wenn ein Korrosionsschutz in Form der besten modernen Kunstharzüberzüge vorgesehen wird.

Das übliche Verfahren zum Auftragen eines solchen Schutzüberzugs, der ggf. mit Glas(faser) oder anderem Füllstoff verstärkt sein kann, auf eine Metallkonstruktion besteht darin, daß diese Konstruktion zunächst möglicherweise durch Sandstrahlen geroinigt und sodanr. die Kunstbarzbeschichtung unmittelbar auf

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die so gereinigte Konstruktion aufgetragen wird. Diese Kunstharze sind aber naturgemäß zu viskos, um wesentlich in die Poren der Metalloberfläche eindringen zu können, so daß sie auch nicht in der Lage sind, feuchte Luft oder andere korrodierende Elemente von der Oberfläche zu verdrängen. Aus diesem Grund werden unvermeidlich Korrosionsstoffe in den Poren unter dem Schutzüberzug eingekapselt, wobei diese Stoffe augenblicklich ihre korrodierende Wirkung unter dem überzug ausüben und fortsetzen können. Etwa eingeschlossene Luft enthält immer Wasserdampf, der bei einem ausreichend großen Temperaturabfall zumindest teilweise als flüssiges Wasser in den Poren ausfällt. Diese Feuchtigkeit kann dann in Verbindung mit Kohlendioxid und anderen Korrosionsstoffen, die in der Luft vorhanden sein können, ungehindert die Kanten an der Grenzfläche zwischen der Metall-Außenfläche und dem Kunstharzüberzug an den Poren angreifen und dabei die Verbindung zwischen dem Überzug und der Metalloberfläche "untergraben"? dies geschieht unabhängig davon, wie gut oder mit welchen Mitteln die Außenfläche der Metallkonstruktion gereinigt worden ist. Bisher wurde beim Auftrag von Kunstharzüberzügen auf Metallkonstruktionen in erster Linie stets darauf geachtet, daß die Oberflächen vor dem Beschichten unbedingt ölfrei sind.

Diese korrodierende Untergrabung bzw. "Unterrostung" der auf übliche Weise auf Metallkonstruktionen aufgetragenen Kunstharzüberzüge schreitet vom Zeitpunkt des Auftragens des Überzugs an mit einer Geschwindigkeit fort, die von der Art und der Menge der in den Poren eingeschlossenen Korrosionsstoffe abhängt; diese Wirkung führt schließlich zu Blasenbildung, Ablösung und Abplatzen des Schutzüberzugs. Dieses sog. "Unterrosten" geht in den Bereichen unter dem Schutzüberzug neben Stellen, an denen das Kunstharz unter Freilegung des blanken Metalls weggekratzt worden ist, beschleunigt vor sich.

Eine erfolgreiche Möglichkeit zum Schütze von mit Kunstharz

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beschichteten Gegenständen vor einem solchen Unterrosten besteht darin, die Poren im Vakuum mit Kunstharz zu imprägnieren. Dieses Verfahren ist jedoch nur auf ziemlich kleine Metallteile anwendbar, die in eine Vakuumkammer eingebracht werden können, an die ein hoher Unterdruck anlegbar ist; für Metallkonstruktionen mit großen Oberflächen ist dieses Verfahren dagegen nicht brauchbar. Außerdem ist dieses Vakuumimprägnierverfahren bezüglich seiner Anwendung kritisch und außerdem langsam und daher zeitraubend und aufwendig.

Beim bisherigen Schutzbeschichtungsverfahren muß also, wie erwähnt, die Metalloberfläche absolut ölfrei sein; wenn nämlich das Vorhandensein von öl am zu schützenden Gegenstand vorausgesetzt wird, muß das öl vor der Schutzbeschichtung_f üblicherweise auf chemischem Wege, vollständig entfernt werden. Der Gedanke, absichtlich Öl auf eine Metalloberfläche aufzutragen, um das Auftragen des Kunstharzüberzugs vorzubereiten, läuft also der bisherigen Denkweise und Praxis diametral entgegen. Tatsächlich wird gemäß bisheriger Praxis speziell eine ölgrundierung vorgesehen, wenn das Anhaften eines Kunstharz-Außenüberzugs an einer Metalloberfläche verhindert werden soll. Bisher wurde also vorausgesetzt, daß öl die Haftung eines Kunstharzüberzugs auf einem Metallkörper verhindert. Beispielsweise lehrt die US-PS 3 084 06.Jp, daß Kettenglieder für Schifffahrtszwecke mit einer vollständigen ölgrundierung unter einem Kunstharzüberzug versehen werden sollen, um das Anhaften des Kunstharzes am Metall weitgehend zu verhindern und eine Schmierung zur Verminderung eines gegenseitigen Abriebs der Kettenglieder zu gewährleisten. Die Haftung des Kunstharz-Außenüberzugs an solchen Gegenständen wird nur durch die spezialisierte Form und geringe Größe der Kettenglieder ermöglicht, bei denen die Beschichtung sowohl den Ölfilm als auch die einzelnen Kettenglieder in geschlossener Form einzukapseln vermag.

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Auf ähnliche Weise sind gemäß der US-PS 3 443 982 die einzelnen Drahtstränge für eine ölbohrungs-Pumpenstange jeweils mit einer Vollgrundierung auf ölbasis und mit einem schlauchförmigen Äußenmantel aus Kunstharz versehen, der durch vollständige Einkapselung des auf den dünnen Draht aufgetragenen Öls getragen wird.

Ein früherer Versuch, öl unter einer Außenbeschichtung vorzusehen, ist in der US-PS 663 281 beschrieben, gemäß welcher eine Metalloberfläche zunächst vollständig mit Kohleöl bestrichen wird, wonach unmittelbar anschließend ein Lack auf ölbasis auf den Ölfilm aufgetragen wird, so daß "... sich das öl mit einem Teil des Lacks verbindet und diesen in die Spalte trägt, wobei Lack und öl sich miteinander zu vereinigen bestrebt sind und dadurch eine feste Haftung auf der Oberfläche gewährleisten". Diese Kombination von Öl und Lack auf Ölbasis ist mit verschiedenen Mangeln behaftet, durch welche sie als Schutz vor Feuchtigkeit und anderen Korrosionsstoffen praktisch unbrauchbar wird. Da sich erstens das öl angeblich mit dem Lack vereinigt und sich auch damit vereinigen muß, um überhaupt eine Verbindung des Lacks mit dem Metall nachjdem "vollständigen und vollkommenen" Bestreichen der Metalloberfläche mit öl zu bewirken, wird das öl einfach zu einem Teil der Ölfarbe. Hierbei wird letztere teilweise verdünnt, wodurch ihr wirksames Anhaften und Trocknen beeinträchtigt wird, während die Ölfarbe bzw. der Lack dennoch mit dem nun erkannten Nachteil behaftet bleibt, daß der Lacküberzug beim Trocknen aufgrund des Verdarnpfens von Lösungsmitteln aus ihm porös und für Korrosionsstoffe aus der Atmosphäre und der Meeresluft durchlässig wird. Ein weiterer Nachteil dieser bisherigen Kombination von öl und Lack besteht darin, daß der in die Spalte oder Poren eingeführte Lack beim Trocknen,, wie gewöhnlich, schrumpft und sich dabei von den Wänden der Spalte oder Poren zurückzieht? durch die entstehenden Zvrischenräume entsteht ein Druckgefälle über die poröse Lack-

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schicht, durch welches Luft und Korrosionsstoffe durch die Poren der Lackschicht in diese Zwischenräume eingesaugt werden. Infolgedessen werden dabei vom Beginn des Austrocknens des Lacks Feuchtigkeit und andere Korrosionsstoffe aus der Luft in die Poren eingesaugt, wodurch das Unterrosten der Lackschicht eingeleitet wird.

Es ist beachtenswert, daß alle drei genannten US-Patentschriften, die den Auftrag von öl vor dem Aufbringen einer Außenbeschichtung lehren, die Maßgabe enthalten, daß der Ölfilm die Metalloberfläche unter der Außenbeschichtung vollständig bedecken soll. Diese US-Patentschriften enthalten also keinen Hinweis darauf, daß nur begrenzte, ausgewählte Bereiche der Metalloberfläche mit einem Ölfilm unter einem Außenüberzug versehen werden können oder daß ein solches Vorgehen vorteilhaft sein könnte bzw. wie dies durchgeführt werden soll. Insbesondere enthalten diese Vorveröffentlichungen keinen Hinweis darauf, daß nur die innerhalb der Foren liegenden Innenflächen des Metalls mit einem ersten Schutz- oder Füllmaterial, wie öl, überzogen werden sollen, x-zelches von der Außenfläche ferngehalten wird, und daß nur die Außenfläche des Metalls mit einem zweiten Schutz- oder Abdichtmaterial, vile Kunstharz, in einem ununterbrochenen Oberzug beschichtet werden soll, welcher auch die Poren und das zuerst genannte Material überbrückt. Ebenso enthält der Stand der Technik keinen Hinweis darauf, wie das Oberflächenöl von einer mit öl bedeckten und imprägnierten Metalloberfläche so vollständig entfernt werden kann, daß eine innige Verbindung dieser Oberfläche mit einem Kunstharzüberzug ermöglicht itfird, während die Poren des Metalls dennoch praktisch vollständig mit öl gefüllt bleiben»

Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer verbesserten Korrosionsschutzanordnung und eines Verfahrens zu ihrer Herstellung mit dem Ziel der Gewährleistung eines beträchtlich verbesserten Korrosionsschutzes für Metallkörper im Vergleich zum Stand dar Technik.

Diese Anordnung und dieses Verfahren sollen sich besonders für die Konservierung großer Metallgebilde aus z.B. Stahl, Aluminium oder einem anderen korrosionsanfälligen Metall eignen, insbesondere für Gebilde, die einer stark korrodierenden Umgebung, beispielsweise auf See oder in Seenähe, ausgesetzt sind, z.B. für Schiffs- und Bootsrümpfe, Küstengewässer-Bohr- und -ölgewinnungsplattformen, Brücken, Rohrleitungen o.dgl. Die Erfindung soll aber auch für andere große Metallkonstruktionen geeignet sein, bei denen Korrosionsprobleme in großem Maßstab auftreten, beispielsweise für tragende Metallbauteile und -platten, Frachtbehälter auf Schiffen, Lastwagen, Zügen und in Flugzeugen sowie für die Karosserien oder Aufbauten verschiedener Fahrzeuge, wie Automobile, Lastkraftwagen, Omnibusse, Eisenbahnwagen, Flugzeuge und dgl.

Erfindungsgemäß soll die Dauerhaftigkeit und Wirksamkeit moderner Kunstharzüberzüge gegenüber Korrosion, insbesondere unter stark korrodierenden Bedingungen, wie in Salzwasserumgebung, beträchtlich verbessert werden, während dennoch die derzeit gebräuchlichen Techniken und Fertigungsanlagen für die Herstellung von polymeren Kunstharzüberzügen benutzbar sein sollen, z.B. durch Herstellung von überzügen aus Polyester, Epoxyharz und dgl., ggf. mit verschiedenen Füllstoffen verstärkt.

Die Erfindung bezweckt auch die weitgehende Ausschaltung der elektrolytischen Wirkung sowie anderer Ursachen für Oxydation bei Schiffsrümpfen und anderen, insbesondere durch Seewasser korrosionsgefährdeten Konstruktionen. Ein Schiffsrumpf aus Metall wirkt in Seewasser, das einen hohen Elektrolytgehalt besitzt, als Anode; gemäß derzeitiger Praxis werden Ersatzanoden, z.B. aus Zink, an verschiedenen Stellen unterhalb der Wasserlinie vorgesehen. Diese Ersatzanoden können zwar die elektrolytische Zersetzung von Schiffsrümpfen verringern, aber nicht völlig verhindern. Die erfindungsgemäße Anordnung hat sich als

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so wirksam gegen elektrolytische Korrosion erwiesen, daß solche Zinkanoden völlig überflüssig erscheinen und bei einem einige Monate dauernden Versuchseinsatz eines erfindungsgemäß geschützten Aluminium-Bootsrumpfeis in Seewasser sogar mit Algen überzogen waren, während ähnliche Anoden bei einem auf bisherige Weise geschützten Aluminiumrumpf blank bleiben und nach wenigen Tagen Einsatz in Seewasser sichtbar "vteggefressen" werden.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung soll ein Außenüberzug aus Kunstharz innig und mit dauerhafter und fester Bindung mit der Außenfläche des Metallkörpers verbunden sein. Das Auftreten von Korrosionsproblemen von den unter dem Überzug liegenden Poren im Metallkörper her wird daoei durch Anordnung eines inneren Schutz- oder Abdichtmittels, vorzugsweise öl, in den Poren verhindert, wobei dieses innere Schutzmittel in den Poren durch den Außenüberzug aus Kunstharz überbrückt und eingekapselt wird.

Durch diese Anordnung sollen Metallgebilde nicht nur an intakten Stellen des Überzugs langfristig geschützt sein, vielmehr soll auch ein Schutz an den Stellen, an denen der Überzug abgekratzt oder abgeplatzt ist, geboten und eine Ausbreitung von Korrosion von solchen Stellen auf andere Bereiche der Metalloberfläche unter dem Schutzüberzug verhindert werden.

Außerdem soll der Schutzüberzug kostensparend und einfach auch auf sehr große Metalloberflächen auftragbar sein. Hierfür sollen keine umweltschädigenden Stoffe nötig sein, und der Überzug soll eine zuverlässige Korrosionsschutzwirkung gewährlei s ten.

Die genannte Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale und Maßnahmen gelöst.

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Erfindungsgemäß wird die Korrosionsschutzanordnung bzw. der -überzug auf einen Metallkörper mit einer sauberen Außenfläche aufgetragen, die praktisch völlig frei ist von Verunreinigungen, speziell öl, und die Innenflächen in Form einer Vielzahl von Poren aufweist, welche mit der Außenfläche in Verbindung stehen. Die Poren-Innenflächen sind dabei, vorzugsweise unter praktisch vollständiger Ausfüllung der Poren, mit einem inneren Schutz- oder Konservierungsmittel, vorzugsweise öl, bedeckt, das für Korrosionsstoffe aus der Atmosphäre und aus Seewasser im allgemeinen undurchlässig ist ο Über die Metall-Außenfläche und die Poren erstreckt sich ein ununterbrochener überzug aus einem Außenschutz- oder -konservierungsmittel, wobei dieser Überzug praktisch mit der gesamten Metalloberfläche innig verbunden ist und die Porenöffnungen überbrückt und dabei das Innenschutzmittel in den Poren einkapselt. Das Außenschutzmittel ist vorzugsweise ein polymerisiertes Kunstharz, das ebenfalls für Atmosphären- und Seewasser-Korrosionsstoffe undurchlässig und außerdem mit dem Innenschutzmittel praktisch unvermischbar und für dieses undurchlässig ist, so daß die Bindung oder Haftung des Außenüberzugs am Metall durch das Innenschutzmittel nicht beeinträchtigt wird und letzteres dauerhaft in den Poren eingeschlossen bleibt. Vorzugsweise erstreckt sich ein massiver Steg (Membran) oder Pfropfen (web or plug) des Innenschutzmittels an der Porenöffnung quer über die betreffende Pore in unmittelbar an den überbrückenden Abschnitt des Außenüberzugs anstoßender Beziehung, wodurch die Grenzfläche zwischen dem Außenüberzug und der Metalloberfläche im Bereich der Porenöffnungen für Korrosionsstoffe verschlossen ists die ungewollt, etwa in Blasenform, in den Poren eingeschlossen xtforden sind. Hierdurch wird ein "Unterrosten" des Außenüberzugs, von den Poren ausgehend, verhindert.

Wenn die Porenöffnungen des zu schützenden Metallkörpers anfänglich etwas verengt sind, z.B. aufgrund einer Auswalz-

oder anderen Walzbehandlung oder aufgrund von Verunreinigungen , wie Walzschlacke, Oxide, alte Lackanstriche o.dgl., wird beim erfindangsgemäßen Verfahren vorzugsweise ein Vorbehandlungsschritt durchgeführt, um diese Verengungen oder Verstopfungen zu beseitigen und die Poren so zu öffnen, daß sie das aufzutragende Innenschutzmittel optimal aufzunehmen vermögen. Diese Vorbehandlung, falls nötig, wird vorzugsweise durch Strahlen, insbesondere Sandstrahlen des Metallgegenstands mit Natur- oder Kunstsand, dessen Teilchen scharfe Kanten besitzen, vorgenommen.

Sodann wird das Innenschutzmittel, vorzugsweise ein öl, in flüssigem Zustand auf die gesamte Außenfläche und an den Poren des Metallkörpers aufgetragen und ausreichend lange auf ihm belassen, um ein praktisch vollständiges Eindringen in die Poren zu gewährleisten. Dabei verdrängt das Innenschutzmittel praktisch alle Korrosicnsstoffe aus den Poren. Der Auftrag des Innenschut^-mittels erfolgt bevorzugt mittels einer luftlos arbeitenden Spritzpistole, mit welcher unter Druck ein ölnebel im wesentlichen senkrecht zur Metalloberfläche gerichtet wird, so daß das öl o.dgl. in die Poren eingetrieben und dadurch sein Eindringen bis zu den Porenböden verbessert wird.

Vor dem Auftragen des Außenüberzugs wird das öl o.dgl. vorzugsweise weiter in die Poren eingetrieben, indem ein Strahl sauberer, trockener Luft auf die Außenfläche und die Poren des Metallkörpers gerichtet wird; durch diesen Luftstrahl werden auch überschüssiges öl und andere Stoffe von der Metalloberfläche entfernt.

Nach diesem Imprägnieren der Poren des Metallgegenstands mit Innenschutzmittel, wie öl, wird eine Außenflächenbehandlung durchgeführt, bei welcher selektiv das gesamte auf der Metalloberfläche verbliebene Innenschutzmittel entfernt wird, während gleichzeitig die selektive Ausfüllung der Poren mit dem Innenschutzmittel erhalten bleibt» Diese Außenflächenbehand-

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lung erfolgt bevorzugt durch Sandstrahlen der Außenfläche des Metallkörpers mit einem Teilchenmaterial solcher Abstiifung, daß die einzelnen Teilchen größer sind als die Porenöffnungen, so daß sie das Innenschutzmaterial praktisch nicht aus den Poren auszutreiben vermögen. Als Teilchenmaterial eignet sich insbesondere Natur- oder Kunstsand, dessen einzelne Teilchen Kanten oder Ecken besitzen, durch welche nicht nur die Metalloberfläche gründlich gereinigt, sondern auch eine neue Metalloberfläche einer unregelmäßig angerauhten, im wesentlichen zahnartigen Struktur geschaffen wird, die als mechanisch geätzte Oberfläche angesehen werden kann. Bei diesem Arbeitsgang wird nicht nur die Metalloberfläche für die innige Verbindung mit dem aufzutragenden Außenüberzug vorbereitet, vielmehr wird auch das öl ο.dgl. Innenschutzmittel noch weiter in die Poren eingetrieben: außerdem werden dabei die Oberflächen der in den Poren befindlichen Innenschutzmittel-Massen in Form eines sanften, flachen, konkaven Meniskus geringfügig ausgehöhlt, wodurch das öl ο.dgl. weitgehend an einem Herausfließen aus den Poren auf die Außenfläche gehindert wird. Hierdurch wird eine zweckmäßige Zeitspanne nach der Außenflächenbehandlung geboten, während welcher der Außenüberzug aufgebracht werden kann, ohne daß seine Verbindung mit der Außenfläche durch ein etwaiges Vorhandensein von öl ο.dgl. an dieser Außenfläche ungünstig beeinflußt wird.

Der letzte Arbeitsgang beim erfindungsgemäßen Verfahren ist der Auftrag des ununterbrochenen Überzugs aus dem Außenschutzmittel, vorzugsweise Kunstharz, das an Ort und Stelle polymerisiert. Der Außenüberzug verbindet sich dabei innig mit der Metalloberfläche unter überbrückung der Porenöffnungen, so daß die Körper oder Massen aus dem Innenschutzmittel, wie öl, in den Poren eingekapselt werden.

Im folgenden sind bevorzugte Äusführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine in stark vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansicht einer typischen mikroporösen Metalloberfläche eines Metallkörpers, auf den die Erfindung angewandt wird,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung des Metallkörpers nach einem Vorbereitungsarbeitsgang zum öffnen der Poren und zur Entfernung von oberflächlichen Verunreinigungen,

Fig. 3 eine den Fig. 1 und 2 ähnelnde Darstellung des Metallkörpers nach dem Auftragen eines Innenschutz- oder -konservierungsmitteis,

Fig. 4 eine den Fig. 1 bis 3 ähnelnde Darstellung des Metallkörpers nach einer Außenf lächeribehandlung zur Vorbereitung des Beschichtungsauftrags und

Fig. 5 eine den Fig. 1 bis 4 ähnelnde Darstellung, welche den erfindungsgemäß geschützten Metallkörper veranschaulicht .

Fig. 1 veranschaulicht einen Metallkörper 10, auf den die Erfindung anwendbar ist und der typischerweise aus Stahl oder Aluminium besteht, jedoch auch aus einem anderen, korrosionsgefährdeten Metall bestehen kann. Bei diesem Metallkörper handelt es sich um einen Bauteil bzw. eine Konstruktion der eingangs erwähnten Art.

Die stark vergrößerte Darstellung von Fig. 1 veranschaulicht eine typische mikroporöse Metalloberflächenkonfiguration, auf welche die Erfindung besonders anwendbar ist. Der Metallkörper 10 besitzt eine im wesentlichen flache Außenfläche 12, die durch eine Vielzahl von kleinen, im allgemeinen mikroskopischen Poren 14 bis 22 unterbrochen ist. Der Ausdruck "Poren" bezieht sich dabei auf die typischerweise in den Oberflächen von Metallkörpern vorhandenen, winzigen

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öffnungen, Spalte, Risse ο.dgl. Unregelmäßigkeiten, in denen sich Flüssigkeit absetzen kann. Jede Pore 14 bis 22 weist eine öffnung 24 auf, an welcher sie zur Außenfläche 12 des Metallkörpers 10 hin offen ist. Die Poren 14 bis 22 besitzen Innenflächen 26, an denen sich kleine Mengen von Oxid oder anderen Verunreinigungen befinden können, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verkapselt und dadurch ihrer korrodierenden Wirkung beraubt werden.

Wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, können die Porenöffnungen 24 als Folge eines Auswalzens oder einer anderen Behandlung etwas verengt sein. Auch neue Metallkörper können in ihrem Zustand, wie sie vom Walzwerk geliefert werden, beträchtliche Mengen an Oberflächenverunreinigungen, wie Walzzunder, Schlacke oder Oxid, aufweisen. Diese Oberflächenverunreinigungen 28 können auch alte Farbanstriche oder andere, teilweise abgetragene Überzugsmaterialien umfassen. Gemäß Fig. 1 können diese Oberflächenverunreinigungen 28 die Porenöffnungen 24 weiter verengen und in manchen Fällen sogar vollständig schließen. Durch derartige Verengungen der Porenöffnungen wird der freie Eintritt des Innenschutzmaterials, wie öl, während des in Fig. 3 veranschaulichten Verfahrensschritts in die Poren behindert oder verhindert. Wenn der Metallkörper 10 in seinem ursprünglichen Zustand also erhebliche Verengungen der Porenöffnungen 24 aufweist, wird erfindungsgemäß ein vorbereitender Arbeitsgang zur Beseitigung solcher Verengungen oder Verstopfungen und zum öffnen der Porenöffnungen durchgeführt, um dadurch das Eindringen des Innenschutzmittels in die Poren zu optimieren.

Das bevorzugte Verfahren zum öffnen der Porenöffnungen 24 besteht in einem Strahlen bzw. Sandstrahlen des Metallkörpers 10 mit einem Teilchenmaterial, wie Natur- oder Kunstsand, dessen einzelne Teilchen zahlreiche Ecken oder Kanten besitzen. Durch Sandstrahlen mit Sandteilchen der Größe Nr.

oder äquivalenten Kunstsandteilchen werden Zunder- und Oxidablagerungen zufriedenstellend von den Porenöffnungen abgetragen, wobei außerdem etwaige Porenverengungen oder -verschlüsse geöffnet und die Kanten der Porenöffnungen weitgehend gerundet werden, so daß die Poren beim späteren Arbeitsgang das Innenschutzmittel schnell und praktisch vollständig zu absorbieren vermögen. Der Sandstrahlvorgang kann als abgeschlossen betrachtet werden, wenn die Außenfläche des Metallkörpers 10 ein glänzendes, im wesentlichen weißes Aussehen angenommen hat. Durch diesen anfänglichen Sandstrahlvorgang werden weiterhin Feuchtigkeit und andere Korrosionsstoffe aus den geöffneten Poren ausgeblasen, wodurch die Verdrängung etwa zurückgebliebener Korrosionsstoffe durch das öl bzw. Innenschutzmittel begünstigt wird. Um Feuchtigkeit in den Poren nach diesem Sandstrahlen praktisch auszuschließen, wird dieser Arbeitsgang vorteilhaft bei trockenem Wetter und am Tage durchgeführt, wenn die relative Luftfeuchtigkeit vergleichsweise niedrig ist.

Sandteilchen der Größe Nr. 3 wurden zufriedenstellend bei der Vorbehandlung von Stahl- und Aluminiumblechen für Bootsrümpfe verwendet. Mit diesen Sandteilchen konnten die Porenöffnungen einwandfrei freigemacht und geöffnet werden, ohne daß sich eine unerwünschte Grübchenbildung in der Metalloberfläche einstellte. Ersichtlicherweise können für das Sandstrahlen von weicheren Metallen feinere Teilchen verwendet werden, während größere Teilchen angewandt werden können, wenn das betreffende Metall so hart ist, daß eine unerwünschte Grübchenbildung ausgeschlossen ist.

Fig. 2 veranschaulicht den Metallkörper 10a in seinem Zustand nach dem vorbereitenden Sandstrahlen. In diesem Zustand sind sämtliche Verunreinigungen 28 von der Außenfläche des Metallkörpers 10a abgetragen worden, und dieser besitzt nunmehr eine neue Außen- bzw. Oberfläche 12a, die einwandfrei ge-

reinigt ist und aufgrund des Auftreffens der Sandstrahlteilchen eine angerauhte, zahnartige Struktur besitzt, die ihrerseits ein glänzendes, im wesentliches weißes Aussehen zeigt. Die Porenöffnungen 24a sind dabei von Zunder- und anderen Verunreinigungen sowie von den Verengungen befreit und durch die Schleifwirkung der beim Sandstrahlen eingesetzten Teilchen geöffnet und abgerundet worden. Diese geöffneten, abgerundeten Porenöffnungen 24a lassen Flüssigkeit so leicht in die Poren einfließen, daß beim Auftragen von öl als Innenschutzmittel auf den vorbereiteten Metallkörper 10a dieser das öl geradezu schwammartig aufzusaugen scheint. Durch die geöffneten Porenöffnungen 24a wird noch eine weitere wesentliche Wirkung gewährleistet: Beim Auftragen des Öls als Innenschutzmittel (vgl. Fig. 3) und insbesondere beim anschließenden Entfernen des Öls von der Oberfläche des Metallkörpers und bei der Vorbereitung desselben zur Aufnahme des Außenüberzugs (vgl. Fig. 4) sind etwa in den ölgefüllten Poren nahe der Porenöffnungen vorhandene Luftblasen bestrebt, nicht in der Nähe der Porenöffnungen zu verbleiben, sondern durch das Öl aus den öffnungen ausgetrieben zu werden.

Fig. 3 veranschaulicht den Metallkörper 10a nach Auftragung des Innenschutz- bzw, -konservierungsmittels. Dieses Innenschutzmittel, wie öl, wird möglichst bald nach dem vorbereitenden Sandstrahlvorgang und vorzugsweise vor einer wesentlichen Erhöhung der relativen Feuchtigkeit der Umgebungsluft aufgetragen, durch die Feuchtigkeit in die Poren eingeführt werden könnte. Falls beispielsweise aufgrund von Regen oder nächtlicher Kondensation zwischen dem Sandstrahlen und dem Auftragen des Innenschutzmittels Feuchtigkeit in die Poren eintritt, wird zweckmäßig entweder der vorbereitende Sandstrahlvorgang erneut durchgeführt oder aber zumindest das Werkstück mit sauberer, trockener Luft trockengeblasen, um vor dem ölauftrag Feuchtigkeit aus den Poren auszutreiben.

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Das Innenschutzmittel wird in flüssigem Zustand aufgetragen; es besitzt zum Zeitpunkt des Auftragens auf den Metallkörper 10a eine so niedrige Viskosität, daß es die Poreninnenflächen 26 leicht zu benetzen und die Poren vorzugsweise in einem solchen Ausmaß zu imprägnieren vermag, daß die Poren mit diesem Mittel praktisch vollständig gefüllt sind. Selbstverständlich können dabei je nach Form und Ausrichtung der einzelnen Poren unvermeidlich Luftbläschen in einigen Poren eingeschlossen werden. In Fig. 3 ist beispielsweise ein Bläschen 34 dargestellt, das in dem sehr dünnen, tiefen Wurzelteil der langen, engen Pore 14 eingeschlossen ist, während zwei Luftbläschen 36 und 38 hinter Überhängen in der oberen der beiden, an ihren Wurzeln miteinander verbundenen Poren 16 und 18 eingeschlossen sind und sich ein Luftbläschen 40 tief in der Pore 20 befindet. Weitere Luftbläschen 42 und 44 sind nahe der öffnungen 24 der Poren 20 bzw, 22 dargestellt.

Gemäß Fig. 3 wird das Innenschutzmittel auf die gesamte Oberfläche des Metallkörpers 10a, d.h. die Außenfläche 12a und die Porenöffnungen 24a, aufgetragen, um ein optimales Eindringen dieses Innenschutzmittels in die Poren zu gewährleisten. Der Auftrag erfolgt vorzugsweise mittels einer luftlos arbeitenden Spritzpistole, mit welcher unter Druck ein ölnebel im wesentlichen senkrecht zur Metalloberfläche verspritzt wird, so daß das Innenschutzmittel in die Poren eingetrieben wird und bis zu den Porenböden vordringen kann. Hierauf sind die Poren 14, 16, 18, 20 und 22 jeweils praktisch vollständig mit Massen bzw. Körpern 30 des Innenschutzmittels gefüllt, während sowohl Außenfläche 12a des Metallkörpers 10a als auch Porenöffnungen 24a mit einem äußeren Film 32 dieses Innenschutzmittels überzogen sind. Durch dieses auf der Außenfläche befindliche Innenschutzmittel wird dessen völliges Eintreten in die Poren während der Zeitspanne ermöglicht, während welcher das Innenschutzmittel gemäß Fig. 3 auf der Außenfläche des Metallkörpers 10a belassen wird. Beim Ein-

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dringen des Innenschutzmittels in die Poren verdrängt es aus letzteren praktisch alle darin enthaltenen Korrosionsstoffe der vorher angegebenen Art. Etwa noch in den Poren verbleibende Korrosionsstoffe werden in Form von Bläschen isoliert, die ihrerseits gegenüber der Poren-Innenfläche 26a aufgrund einer Kapillarwirkung durch einen Film des Innenschutzmittels isoliert werden, welcher auch an den Stellen solcher Bläschen praktisch die gesamte Poren-Innenfläche 26 bzw. 26a benetzt.

Vor dem noch zu beschreibenden Auftragen des Außenüberzugs wird dieses Innenschutzmittel vorzugsweise weiter in die Poren eingetrieben«, indem ein sauberer trockener Druckluftstrahl gegen den äußeren Film 32 des Innenschutzmittels, d.h. gegen die Metalloberfläche 12a und die Porenöffnungen 24a gerichtet wird. Hierdurch wird auch das überschüssige Innenschutzmittel von der Metalloberfläche 12a entfernt.

Das derzeit bevorzugte Innenschutzmittel ist öl, das je nach der Art des Metallkörpers 10a so gewählt wird, daß es dünn genug ist, bzw. eine ausreichend niedrige Viskosität besitzt, um innerhalb einer vernünftigen Zeitspanne, beispielsweise von einigen Sekunden bis zu einigen Stunden, praktisch vollständig die Poren auszufüllen, dabei aber viskos genug ist, um in den Poren zu verbleiben und nicht aus diesen heraus= zufließen, wenn der äußere Ölfilm 32 von der Außenfläche des Metallkörpers entfernt worden ist (vgl. Fig. 4). Das öl muß also eine so' hohe Viskosität besitzen, daß es nach der Behandlung des Metallkörpers zur Herstellung einer sauberen Außenfläche (Fig. 4) in den Poren verbleibt und während einer ausreichend langen Zeitspanne, während welcher der Außenüberzug (vgl. Fig. 5) aufgetragen wird, nicht auf die Außenfläche des Metallkörpers herausfließt.

Wenn es sich bei dem zu behandelnden Metall um Stahl handelt, kann das beim erfindungsgemäßen Verfahren als Innenschutzmittel verwendete öl vorzugsweise ein Motoröl der Viskositätsklasse 30 sein. Wenn das zu behandelnde Metall Aluminium ist, das kleinere Poren besitzt als Stahl, kann ein weniger viskoses öl, z.B. ein solches der Sorte "3-In-I"* verwendet werden, dessen Moleküle erheblich kleiner sind als diejenigen des angegebenen, Motoröls. In beiden Fällen tritt eine ausgezeichnete Imprägnierung bzw. Ausfüllung der Poren im Metall innerhalb weniger Minuten, beispielsweise innerhalb etwa 5 min auf, obgleich das öl zur Gewährleistung eines optimalen Eindringens in die Poren länger auf der Metalloberfläche belassen werden kann, nämlich bis zu 12 h und möglicherweise noch langer. In beiden Fällen erweist es sich nach der Entfernung des äußeren Ölfilms 32 sowie der Herstellung des Zustands gemäß Fig. 4 als zweckmäßig, den Außenüberzug aus dem Außenschutzmittel gemäß Fig. 5 innerhalb von etwa 5 h nach Abschluß des vorhergehenden Arbeitsgangs aufzutragen= Die besten Ergebnisse vzerden dann erzielt, wenn dieses Außenschutzmittel innerhalb einer Zeitspanne von etwa 2 h nach Beendigung des vorhergehenden Arbeitsgangs (vgl. Fig. 4) aufgetragen wird. *Dreiklassen-Mehrbereichsöl

In bestimmten Fällen ist es vorteilhaft, das öl zur Erleichterung seines Eindringens in die Poren vor dem Auftragen zu erwärmen. Wenn das öl in den Poren auf Umgebungstemperatur abkühlt, wird es dicker und verbleibt daher in den Poren.

Das als Innenschutzmittel dienende öl v/ird in den Poren durch eine kombinierte Wirkung aus Atmosphärendruck und Kapillaranziehung festgehalten. Diese Haltekräfte sind im Vergleich zu der auf die sehr kleinen ölkörper 30 in den Poren eini-jirkenden. Schwerkraft so stark, daß das öl in jeder Lage der behandelten Metalloberfläche, d.h. ob nach oben oder nach unten gerichtet,, jeweils zu einem gleich schnellen Heraus-

fließen aus den Poren neigt.

Nach dem Ausfüllen der Poren des Metallkörpers 10a mit dem Öl wird der Metallkörper 1Oa sodann für die Aufnahme des Außenüberzugs aus Außenschutzmittel vorbereitet. Dieser in Verbindung mit Fig. 4 beschriebene Arbeitsgang wird im folgenden auch als Außenflächenbehandlung bezeichnet. Bei dieser Bearbeitung wird selektiv das gesamte Innenschutzmittel, wie Öl, von der Außenfläche 12a des Metallkörpers 10a entfernt, während gleichzeitig das in den Poren befindliche Öl selektiv zurückgelassen wird. In diesem Arbeitsgang wird vorteilhaft gemäß Fig. 4 eine neue Außenfläche 12b am Metallkörper 10b gebildet, welche die vorherige Außenfläche 12a des Metallkörpers 10a gemäß Fig. 3 ersetzt. Durch dieses Vorgehen wird die vollständige Beseitigung des Innenschutzmittels bzw. Öls von der Außenfläche 12b des Metallkörpers gewährleistet, was für die Erzielung einer vollständigen und festen Verbindung des Außenüberzugs mit der gesamten Außenfläche 12b von kritischer Bedeutung ist.

Diese Oberflächenbehandlung erfolgt in bevorzugter Ausführungsform durch Strahlen bzw. Sandstrahlen der Metallkörper-Oberfläche mit einem Teilchenmaterial solcher Abstufung, daß die einzelnen Teilchen des Teilchenmaterials größer sind als die Porenöffnungen und daher nicht in die Poren einzutreten und auch das öl nicht in nennenswertem Ausmaß aus den Poren zu verdrängen vermögen, während sie die gesamte Außenfläche des Metallkörpers beaufschlagen und von öl befreien. Dieses Teilchenmaterial kann vorteilhaft Natur- oder Kunstsand sein, dessen einzelne Teilchen so scharfkantig sind, daß die Metallkörper-Außenfläche nicht nur gründlich gereinigt wird, sondern auch eine neue Oberfläche in Form eines unregelmäßig aufgerauhten, im wesentlichen zahnartigen Gefüges erhält, das im Vergleich zur allgemeinen Ebene der Außenfläche eine vergrößerte Oberfläche für die feste Haftung des Außenüberzugs-

materials bietet. Für die Behandlung von Stahl und Aluminium hat sich ein Natur- oder Kunstsand der Größe Nr. 3 als zufriedenstellend erwiesen; selbstverständlich können jedoch auch andere Sorten oder Größen der Teilchen verwendet werden, sofern die Teilchen nicht so klein sind, daß sie wesentlich in die Poren eintreten und dabei nennenswerte Mengen des Innenschutzmittels bzw. Öls aus den Poren austreiben, und vorausgesetzt, daß die Teilchen nicht so groß sind, daß sie eine übermäßige Grübchenbildung in der Metalloberfläche hervorrufen.

Falls dennoch ungewollt Feinteilchan des Sandstrahlmaterials in die Poren eindringen, werden sie von den ölkörpern 30 eingekapselt. Da diese feinen Sandteilchen aus Siliziurnoxid, d.h. einem inerten Material bestehen, hat das Vorhandensein solcher Feinteilchen in den Poren keine Beeinträchtigung der Korrosionsfestigkeit des erfindungsgemäß behandelten Produkts zur Folge.

Die neu geformte Oberfläche 12b des Metallkörpers 10b kann als mechanisch geätzte Fläche bezeichnet werden. Wenn diese Außenfläche 12b so weit behandelt worden ist, daß eine gute, innige Haftung des Außenüberzugs sichergestellt ist, besitzt sie ein glänzendes, im wesentliches weißes Aussehen.

Das Sandstrahlen bei der Außenflächenbehandlung ist eine mechanische Bearbeitung, die im wesentlichen senkrecht zur allgemeinen Ebene der Metalloberfläche erfolgt. Hierdurch wird die Möglichkeit dafür vermieden, daß das Innenschutzmittel bzw. öl während der Bearbeitung seitlich aus den Poren heraus und auf die Metalloberfläche getrieben wird. Durch ein geringfügiges Eindringen der Teilchen mit ihren Kanten oder Spitzen in die Porenöffnungen wird das öl weiter in die Poren hineingetrieben, so daß die ölkörper 30 in den Poren Flächen 46 in Form eines flachen, konkaven Meniskus erhalten,der sich ununterbrochen über die Porenöffnungen hinwegerstreckt und in diesem

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Zustand durch ein angenähertes Gleichgewicht zwischen der Oberflächenspannung an der Metall/Echutzmittel-Grenzflache an den ümfangsrändern der Flächen 46 und der Oberflächenspannung an der Dichtmittel/Luft-Grenzfläche über die Flächen hinweg gehalten wird. Durch diese Faktoren, welche die ölkörper 30 in den Poren zurückzuhalten bestrebt sind, in Verbindung mit der konkaven Form der Flächen 46 und der einem solchen Meniskus eigenen Stabilität wird ein Herausfließen des Innendichtmittels aus den Poren auf die gereinigte neue Außenfläche 12b weitgehend verhindert und verzögert, so daß nach der Außenflächenbehandlung genügend Zeit von z.B. etwa 2 bis 4 h zur Verfügung steht, in welcher das Außenschutzmittel aufgetragen werden kann., während dabei eine vollständige und innige Bindung des Außenschutzmittels an der gesamten Metalloberfläche 12b gewährleistet ist. Die konkave Krümmung der Flächen 46 ist außerdem ausreichend flach, um eine vollständige Grenzflächenbildung mit dem viskoseren Außenschutzmittel zuzulassen, wenn dieses gemäß Fig. 5 aufgetragen wird.

Ein Anzeichen für eine zu lange Zeitspanne seit der Außenflächenbehandlung und für ein beginnendes Herausfließen des Öls aus den Poi"en auf die Metalloberfläche 12b besteht darin, daß sich die Metalloberfläche 12b aus ihrem vorherigen hellen bzw. glänzenden, praktisch weißen Zustand zu verdunkeln beginnt-Wenn dieser Fall eintritt, oder wenn das öl bis zur Durchführung der Außenflächenbehandlung zu lange auf der Metalloberfläche verbleibt, so daß öl aus den Poren herausfließt, muß in jedem Fall Innenschutzmittel bzw. öl erneut aufgetragen und sodann die Außenflächenbehandlung durchgeführt werden, auch wenn sie vorher bereits durchgeführt worden ist.

Während der Außenflächenbehandlung werden durch das Auftreffen von Teilchen auf die Bereiche der Porenöffnungen Außenabschnitte der ölkörper derart gestört, daß sie etwa in der Nähe der Porenöffnungen eingeschlossene Luftbläschen, wie die Bläschen 42 und 44 in den Poren 20 und 22 gemäß Fig. 3, freigeben, so daß sich gemäß Fig. 4 ein massiver Pfropfen o.dgl.

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aus dem Innenschutzmaterial an den Porenöffnungen über die Poren hinweg erstreckt. Dieser massive Pfropfen (Membran) des Innenschutzmittels wirkt nicht nur mit dem Äußenschutzmittel zur Verhinderung einer Unterrostung des Außenüberzugs beim fertigen Produkt zusammen, sondern stellt auch eine wirksame Schranke gegen das Eindringen von Korrosionsstoffen in die Poren während der Zeitspanne zwischen der Außenflächenbehandlung (Fig. 4) und dem Auftrag des Außenüberzugs (Fig. 5) dar.

Gemäß Fig. 5 ist der letzte Arbeitsgang beim erfindungsgemäßen Verfahren der Auftrag eines durchgehenden bzw. ununterbrochenden Überzugs 48 aus Außenschutz- bzif. Konservierungsmittel, itfelches sich unmittelbar flächig sowohl mit der Metallaußenfläche 12b als auch den Flächen 46 der ölkörper 30 verbindet, dabei aber bei Verwendung von Öl als flüssiges Innenschutzmittel nur an der Metalloberfläche 12b haftet, während der Überzug durch das flüssige Innenschutzmittel an dessen Flächen 46 nur benetzt wird, sich aber nicht einheitlich mit ihm verbindet„ Der Außenüberzug 48 wird aufgebracht, bevor Innenschutzmittel bzw. öl aus den Poren auf die Außenfläche 12b in nennenswertem Maß austreten kann, d.h. bevor die Fläche 12b sichtbar dunkler wird. Dies erfolgt aus zwei Gründen, nämlich einmal, um die Metalloberfläche 12b vor einer Verunreinigung durch das öl zu bewahren, und zum anderen, um zu verhindern, daß sich die Flächen 46 des Innenschutzmittels bzw. Öls so weit in die Poren hinein zurückziehen, daß die angestrebte Grenzflächenbildung zwischen dem Überzug 48 und den in den Poren befindlichen ölkörpern 30 beeinträchtigt wird.

Der Außenüberzug 48 besitzt vorzugsweis eine im lies ent liehen glatte Außenfläche 50 soivle eine direkte Grenzfläche oder Haftfläche 52 mit der gesamten Metalloberfläche 12b in Form einer innigen Verbindung mit dieser. Der Außenüberzug 48 überbrückt dabei die ölkörper 30 unter Bildung einer direkten Berührungs- bzxtf. Grenzfläche 54 mit ihnen.

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Wenn das verwendete Innenschutzmittel die Eigenschaften von öl besitzt, so daß es nach dem Eindringen in die Poren in flüssiger Form verbleibt, sollte das Material des Außenüberzugs 48 vorzugsweise solche Eigenschaften besitzen, daß es mit dem Innenschutzmittel bzw. öl nicht wesentlich vermischbar ist und somit letzteres nicht aus den Poren in das Äußenüberzugsmaterial herausgesaugt wird. Außerdem soll dabei auch das Material des Außenüberzugs durch das Innenschutzmittel nicht verdünnt und dadurch in seiner Schutzwirkung beeinträchtigt werden. Das Material des Außenüberzugs 48 wird außerdem so gewählt, daß der Überzug bzw. die Beschichtung für das Innenschutzmittel bzw. öl im wesentlichen undurchlässig ist, damit das öl nicht durch den überzug 48 hindurchdringen kann und die ölkörper 30 während der gesamten Lebensdauer des fertigen Produkts gemäß Fig. 5 im wesentlichen intakt bleiben.

Das Außenschutzmittel für den überzug 48 und das Innenschutzmittel bzw. öl werden beide so gewählt, daß sie für Korrosionsstoffe aus der Atmosphäre oder aus Salzwasser bzw. Meeresluft im allgemeinen undurchlässig, d.h. undurchdringbar sind. Der Überzug 48 schützt somit seine Grenz- bzw. Haftfläche an der Metalloberfläche 12 vor Angriff durch Korrosionsstoffe. Ebenso bietet er einen Korrosionsschutz an der Grenzfläche mit den in den Poren befindlichen ölkörpern 30, so daß von außen einwirkende Korrosionsstoffe an einem Eindringen zwischen überzug 48 und ölkörper 30 gehindert werden, wo sie die Ränder der Grenzfläche 52 in den Bereichen der Porenöffnungen angreifen könnten. Das ebenfalls für Korrosionsstoffe im wesentlichen undurchlässige Innenschutzmittel dichtet die Grenzfläche 52 zwischen dem Außenüberzug 48 und der Metalloberfläche 12b im Bereich der Porenöffnungen gegen Korrosionsstoffe ab, die ungewollt, beispielsweise in Bläschenform, bei der Behandlung in die Poren eingedrungen sein können, so daß eine von den Poren ausgehende Unterrostung des Außenüberzugs 48 sicher verhindert wird»

Das Außenschutzmittel, für den ununterbrochenen überzug 48 gemäß Fig. 5 ist vorzugsweise ein Kunstharzpolymeres, d.h., ein polymerisiertes Kunstharz, handelsüblicher Art oder ein mit Glas(faser) oder anderen Füllstoffen verstärkter Kunstharzüberzug. Beispiele für polymerisierte Kunstharze sind Polyesterharz, das verbreitet als Schutzüberzug für Bootsund Schiffsrümpfe sowie für andere Schutzüberzüge verwendet wird, Epoxyharz, Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und Polyimid.

Das Material des Überzugs 48 ist vorzugsweise ein Kunstharz, das nach dem Auftrag ohne wesentliche Maßändarung, d.h. Zusammenziehung oder Ausdehnung, aushärtet. Diese Eigenschaft läßt sich bei einem Kunstharzüberzug 48 gewährleisten, weil Kunstharz durch Polymerisation erstarrt und aushärtet, und nicht durch Lösungsmittelverdunstung wie im Fall von Farbanstrichen oder Lacken. Da der Kunstharzüberzug 48 beim Aushärten seine Abmessungen nicht wesentlich verändert und sich insbesondere nicht wesentlich zusammenzieht, beeinträchtigt er beim Abbinden bzw. Aushärten in keiner Weise die Lage der ölkörper 30 in den Poren oder der Grenzflächen 54 zwischen dem Überzug 48 und den Ölkörpern 30. Außerdem neigt er nicht beim Aushärten zu einem Aufbrechen der innigen Verbindung mit der Metalloberfläche 12b oder zu einer Rißbildung unter Aufhebung seiner Durchlässigkeit für Korrosionsstoffe oder für das Innenschutzmittel.

Bevorzugt behält das Innenschutzmittel nach dem Einschluß unter dem Außenüberzug 48 die physikalischen Eigenschaften von öl bei, so daß es in flüssiger Form verbleibt. In diesem Zustand des Innenschutzmittels bewirken thermische Ausdehnung und Zusammenziehung des Metallkörpers 10b, des Außenüberzugs 48 oder Innenschutzmittel- bzw. ölkörper 30 sowie thermische Ausdehnung und Zusammenziehung zwischen diesen Einzelelementen keine Trennung des Innenschutzmittels von den Innenflächen 26 der Poren und insbesondere keine Abtrennung von der Grenzfläche zwischen dem Außenüberzug 48 und der Metalloberfläche 12b

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an den Porenöffnungen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung und auch aus Fig. 5 hervorgeht, wird erfindungsgemäß somit eine Korrosionsbildung sicher vermieden, die unter dem Außenüberzug 48 einsetzen oder von seiner Außenseite her beginnen könnte. Die Poreninnenflächen sind dabei durch das Innenschutzmittel geschützt, während der Korrosionsschutz außerhalb der Poren ab der Grenzflächen 54 vom Material des Außenüberzugs 48 übernommen wird.

Beispiel 1

Eine Aluminiumprobe (Sorte Nr. 5153) wurde mit Sand der Größe Nr. 3 zur Freilegung des blanken Metalls sandgestrahlt. Auf das Aluminium wurde mittels einer luftlos arbeitenden Spritzpistole öl der Sorte "3-In-1" unter Druck in Form eines Nebels aufgesprüht. Der ölnebel wurde auf der Aluminiumoberfläche etwa 12h lang belassen, worauf der größte Teil des Öls mit sauberer, trockener Druckluft von der Oberfläche weggeblasen wurde. Sodann wurde die Aluminiumoberfläche mit Sand der Größe Nr. 3 sandgestrahlt, bis die Oberfläche ein helles bzw. glänzendes, weißes Aussehen erhielt und damit für die Aufnahme des Äußenüberzugs aus Schutz- bzw. Konservierungsmaterial vorbereitet war, während öl in den Poren zurückblieb. Kurz darauf wurde ein verstärktes bzw. armiertes Kunstharz (Handelsbezeichnung "Res-N-Glas" der Firma Woolsey Marine Industries, Inc., Danbury, Conn., U.S.A.) in Form eines ununterbrochenen Überzugs so auf die behandelte Aluminiumoberflache aufgetragen, daß sich das Kunstharz fest mit der behandelten Aluminiomoberflache verband und dabei die Porenöffnungen überbrückte und das in den Poren enthaltene öl einschloß. Die Verbindungsfestigkeit auf dem Aluminium war ausgezeichnet, und nachfolgend durchgeführte Versuche zeigten, daß der fertiggestellte Gegenstand eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit besaß.

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Beispiel 2

Zwei Stahlsparren eines Schiffes wurden zur Korrosionsverhütung behandelt und sodann etwa 1 Jahr lang in Calzwasserumgebung belassen. Die erste Probe wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wie folgt behandelt: 1) Sandstrahlen mit Sand Nr. 3, 2) vollständiges Überziehen mit Motoröl der Viskositätsklasse 30, 3) Sandstrahlen des mit öl überzogenen Werkstücks mit Sand Nr. 3 zur Freilegung einer im wesentlichen ölfreien Außenoberfläche unter Zurückhaltung von Öl in den Poren, 4) Auftragen eines Kunstharzüberzugs auf die Probe und 5) Lackieren des Kunstharzüberzuges.

Die zweite Probe wurde zunächst mit Sand Nr. 3 sandgestrahlt, worauf ein Kunstharzüberzug auf die Probe aufgetragen und dieser Kunstharzüberzug lackiert wurde.

Die erste Probe, d.h. der erste Sparren, zeigte nur an den Stellen Korrosion, an denen der Kunstharzüberzug unter Freilegung des blanken Metalls abgeschabt worden war. Nach längerer Einwirkung der korrodierenden Atmosphäre setzten diese blanken Stellen Rost an, der sich jedoch nicht unter dem Kunstharzüberzug auf andere Bereiche der Metalloberfläche ausbreitete.

Die zweite Probe zeigte nach dem Prüfzeitraum Blasenbildung und Korrosion an verschiedenen Stellen. Dabei rostete das Metall nicht nur an den Stellen, an denen der überzug abgeplatzt war, vielmehr breitete sich der Rost auch in Bereiche unter dem angrenzenden Überzug aus.

Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit verschiedenen Schutz- bzw. Konservierungsmitteln und in Anwendung auf bestimmte Metalle, wie Aluminium und Stahl, beschrieben ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren nur insoweit hierauf beschränkt, als der größtmögliche Vorteil mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durch zweckmäßige Anpassung der Eigenschaf-

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ten des Innenschutzmittels an das jeweilige Metall erreicht wird. Außerdem ist die Erfindung auch nicht auf die speziellen, beschriebenen überzugsmaterialien beschränkt, vielmehr kann für den Überzug 48 ein beliebiges Material verwendet werden, das für äußere Korrosionsstoffe sowie für das Innenschutzmittel undurchlässig und mit letzterem praktisch nicht vermischbar ist, sofern dieses Überzugs- oder Außenschutzmittel mit der behandelten Metalloberfläche eine innige Bindung einzugehen vermag. Anhand der vorstehenden Offenbarung kann der Fachmann die jeweiligen Innenschutzmittel und Überzugsmaterialien ohne weiteres entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten wählen.

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-3V-

Leerseite

Claims

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Registered Representatives

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European Patent Office

MöhlstraBe 37 Roger Love11, D-SOCO München 80

Palacios, Tex., V.St.A. Tel.: 089/982085-87

Teles: 0529802 hnkl d Telegramme: ellipsoid

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- L Jan. 1980

Korrosionsschutzanordnung für Metallkörper und Verfahren zu ihrer Herstelluna

Patentansprüche

1. Korrosionsschutzanordnung für Metallkörper mit einer Außenfläche und mit an letzterer endenden Poren, gekennzeichnet durch ein Innenschutzmittel, das für in den Poren enthaltene atmosphärische Korrosionsstoffe im wesentlichen undurchlässig ist und von dem die Außenfläche im wesentlichen frei ist, und durch ein vom Innenschutzmittel verschiedenes, in einem festen Zustand vorliegendes Außenschutzmittel, das für atmosphärische Korrosionsstoffe sowie für das Innenschutzmittel praktisch undurchlässig ist und das einen Überzug bildet, welcher die Außenfläche und die Poren bedeckt und welcher unter Überbrückung der Poren innig bzw. fest mit der Außenfläche verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Innenschutzmittel nicht wesentlich mit dem Außenschutzmittel verbunden bzw. vereinigt ist.

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3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenschutzmittel in flüssigem Zustand vorliegt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindungsgrenzfläche zwischen Überzug und Außenfläche an den Poren durch das Innenschutzmittel gegen ein Hindurchdringen von atmosphärischen Korrosionsstoffen, die in den Poren eingeschlossen sein können, versiegelt ist„

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenschutzmittel die durch die Poren gebildete Innenfläche des Metallkörpers im wesentlichen völlig bedeckt.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Steg bzw. eine Membran (web) des Innenschutzmittels in der Nähe des Bereichs, wo die Poren in die Außenfläche übergehen, über jede Pore erstreckt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Steg bzw. jede Membran eine nach außen weisende Fläche aufweist, die in dem Bereich, in welchem der Überzug die Poren überbrückt, unmittelbar an den Überzug angrenzt (interfaces).

8. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet., daß die Poren jeweils praktisch völlig mit dem Innenschutzmittel ausgefüllt sind.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenschutzmittel für See- oder Salzwasser-Korrosionsstoffe (marine corrosive agents) praktisch undurchlässig ist.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder der Porenöffnungen im wesentlichen abgerundet sind.

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11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenschutzmittel ein Kunstharz ist, das ggf. ein verstärkendes bzw. armierendes Füllmaterial enthält.

12. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenschutzmittel ein Öl ist.

13. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz ein für die Verwendung unter Seewasserbedingungen geeignetes Kunstharz, wie Polyester, Epoxy, Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und/oder Polyimid, ist.

14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das öl ein Mineralöl ist.

15. Verfahren zur Herstellung einer Korrosionsschutzanordnung an einem Metallkörper mit einer Außenfläche und mit an letzterer endenden Poren, dadurch gekennzeichnet,- daß zunächst die Poren mit einem Innenschutzmittel imprägniert (gefüllt) werden, das in flüssigem Zustand aufgebracht wird und das für atmosphärische Korrosionsstoffe im wesentlichen undurchlässig ist, daß anschließend praktisch das gesamte, auf der Außenfläche verbliebene Innenschutzmittel entfernt wird, während das in die Poren eingedrungene Innenschutzmittel in den Poren belassen wird, und daß über die Außenfläche und die Poren ein Überzug aus einem Außenschutzmittel aufgetragen wird, das für atmosphärische Korrosionsstoffe sowie für das Innenschutzmittel praktisch undurchlässig ist, wobei der Außen-Überzug so aufgetragen wird, daß er unter überbrückung der Poren eine innige oder feste Verbindung mit der Außenfläche eingeht.

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16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenschutzmittel verwendet wird, das sich nicht wesentlich mit dem Außenschutzmittel vereinigt.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Außen-Überzug aufgetragen wird, bevor ein nennenswertes Herausfließen von Innenschutzmittel aus den Poren auf die Außenfläche auftreten kann»

18· Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß beim Imprägnieren der Poren die durch die Poren gebildete Innenfläche des Metallkörpers praktisch vollständig mit dem Innenschutzmittel überzogen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß beim Imprägniervorgang Stege bzw. Membranen (web means) des Innenschutzmittels geformt werden, die sich in der Nähe des Bereichs, in welchem die Poren in die Außenfläche übergehen, (quer) über die Poren erstrecken.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege oder Membranen mit konkaven, nach außen weisenden Flächen versehen werden.

21. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß beim Imprägniervorgang die Poren praktisch völlig mit dem Innenschutzmittel ausgefüllt werden.

22. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenschutzmittel weiter in die Poren eingetrieben wird, indem die Außenfläche vor dem Auftragen des Außenschutzmittels mit einem Strahl eines sauberen, trockenen Gases angeblasen ifird.

ο Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das inner-Schutzmittel weiter in die Poren eingetrieben wird, XBOeEi vor dem Auftragen das äußenschutzmittels die Außenspden der imprägnierter, r^rsn mit Teilchenmaterial gestrahlt

Q 3 C π 2 8 / 0 8 7 7

24. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ggf. in den Poren eingeschlossene Gas- bzw. Luftbläschen beim Imprägniervorgang und vor dem Auftrag des Überzugs ausgetrieben werden»

25. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Innenschutzmittel ein öl verwendet wird, das ggf. in den Poren eingeschlossene Luftbläschen einkapselt.

26= Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenschutzmittel vor dem Imprägniervorgang erwärmt wird,

27. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des überschüssigen Innenschutzmittels durch Strahlen mit Teilchenmaterial, z.B. mit Sand o.dgl., dessen Teilchen Ecken und Kanten (points) besitzen, erfolgt.

28. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

die verwendeten Teilchen größer sind als die Porenöffnungen, an denen die Poren in die Außenfläche übergehen.

29. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Entfernung des überschüssigen Innenschutzmittels dem Metallkörper eine neue Oberfläche verliehen wird.

. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug so aufgetragen wird, daß er in dem die Poren überbrückenden Bereich unmittelbar an das Innenschutzmittel angrenzt (to interface).

. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenschutzmittel für See- oder Salzwasser-Korrosionsstoffe praktisch-undurchlässig ist.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, daß als Außenschutzmittel ein Kunstharz, ggf. mit einem verstärkenden oder armierenden Füllstoff, verwendet wird.

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3. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 3 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Innenschutzmittel ein öl verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Imprägniervorgang ein anfänglicher Vorbereitungsvorgang durchgeführt wird, bei dem die Poren an den Stellen, an denen sie in die Außenfläche übergehen, geöffnet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorbereitungsvorgang Korrosionsstoffe aus den geöffneten Poren ausgeblasen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten oder Ränder der Poren in dem Bereich, in welchem die Poren in die Außenfläche übergehen (beim Vorbereitungsvorgang) gerundet werden.

7. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorbereitungsvorgang durch Strahlen, insbesondere Sandstrahlen, mit Teilchen, z.B. Sandteilchen o.dgl., die Ecken oder Kanten besitzen _f durchgeführt wird.

38, Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das öl ein Mineralöl ist.

39. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz ein für die Verwendung unter Seewasserbedingungen geeignetes Kunstharz, wie Polyester, Epoxy, Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid und/oder Polyimid, ist.

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