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Verfahren zur Erzeugung einer Schutzschicht auf Eisen- und Stahlflächen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Schutzschicht
auf Eisen- und Stahlflächen bei Gegenständen, die von solcher Größe sind, daß sein
Eintauchen derselben in heiße Bäder praktisch undurchführbar ist. Gegenstände dieser
Art sind z. B. Öltanks auf Schiffen, Schiffsballasttanks u. dgl., Dampfkessel, Rohrleitungen,
Brücken, Gebäude, Maste usw.
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Um die Oberflächen von Eisen- und Stahlkonstruktionen dieser Art mit
Schutzüberzügen zu versehen, werden gewöhnlich Anstriche mit in Wasser unlöslichen
Bindemitteln, wie trocknenden Ölen, Teer, As:phal!t u. dgl., ,angewendet.
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Sehutzüberzüge dieser Art sind aber wenig dauerhaft und müssen häufig
erneuert werden. Sie werden aus diesem Grunde teuer und eignen sich außerdem für
viele Zwecke nicht. Als Schutzüberzüge für die Innenfläche von Öltanks sind sie
z. B. unbrauchbar, weil sie gegenüber Ölen nicht widerstandsfähig sind.
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Gegenüber diesen bekannten Schutzüberzügen zeichnen sich die gemäß
der vorliegenden Erfindung hergestellten Überzüge u. a. dadurch aus, daß sie sowohl
gegenüber Luft und Wasser als auch gegenüber Ölen widerstandsfähig sind. Gemäß der
Erfindung werden die Schutzüberzüge dadurch hergestellt, daß man die Eisen- oder
Stahlflächen bei gewöhnlicher Temperatur der Einwirkung einer neutralen oder wenigstens
nahezu neutralen nichtoxydierenden wäßrigen Flüssigkeit aussetzt, die neben einer
Verbindung eines weniger edlen Metal'les als Eisen, z. B. Zink, noch eine zur Bildung
von Komplexverbindungen mit Eisen geeignete Alkali- oder Erdalkaliverbindung, z.
B. Alkalitartrat, enthält.
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Durch die Einwirkung der genannten Flüssigkeit auf die Eisenflächen
bei gewähnlicher Temperatur bildet sich eine Schutzschicht; die aus :einer auf dem
Eisen haltenden Schicht von metallischem Zink (oder anderen unecUeren Metallen als
Eisen) und einer über dieser Metallschicht liegenden, als Speicher wirkenden Deckschicht
oder Kruste aus Metallsalzen zusammengesetzt ist. Diese Metallkruste haftet fest
an der Unterlage und besitzt :eine erhebliche Widierstandskräft gegenüber mechanischen
Beanspruchungen.' Solange die untere Metallschicht .noch nicht völlig deckend ist
und die Deckschicht Wasser enthält, wird sich :die Ausfällung von Metall auf die
Eisenoberfläche fortsetzen. Wenn durch mechanische oder chemische Beanspruchung
die
auf die Eisenoberfläche niedergeschlagene Metallschicht Risse #oderVerletzungen
erhält, wird die Metallausfällung von der Salzkruste aus wieder einsetzen und eine
Schließung der Risse herbeiführen. Da .die äußere Salzkruste dauernd eine wichtige
Rolle spielt, müssen die Arbeitsbedingungen bei der Herstellung der Schutzschicht
so gewählt werden, däß die Bildung der Kruste begünstigt wird. Die Temperatur der
Behandlungsflüssigkeit muß deshalb während der Einwirkung der Flüssigkeit verhältnismäßig
niedrig sein (höchstens nur wenige Grade über der gewöhnlichen Temperatur), da die
Einwirkung heißer Behandlungsflüssigkeit auf die Kruste eine Auflösung bzw. Zersetzung
wichtiger Bestandteile derselben zur Folge hat.
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Eine Erhöhung der Temperatur über die gewöhnliche Temperatur ist für
die Bildung der erwünschten Schutzschicht nicht erforderlich.
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Für die Durchführung des Verfahrens zur Erzeugung einer Schutzschicht
dieser Art ist es von Wichtigkeit, daß :die verwendete Flüssigkeit neutral oder
wenigstens nahezu neutral, d. h. nur schwäch sauer ist, da sonst eine Ausfällung
des weniger edlen Metalles (Zink u. a.) auf die Eisenoberfläche verhindert wird.
Aus dem gleichen - Grunde sollen Oxydationsmittel nicht vorhanden sein.
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Für die Ausfällung des Metal.#es aus der Behandlungsflüssigkeit bzw.
aus der als Speicher dienenden Salzkruste ist es wichtig, daß die Flüssigkeit ein
guter Elektrolyt ist. Als Bestandteil - der Behandlungsflüssigkeit werden deshalb
Alkali- oder Erdalkalisalze, verwendet. Um den elektrolytischen Charakter der Flüssigkeit
zu erhöhen, kann es deshalb vorteilhaft sein, der Flüssigkeit gut leitende Salze,
z. B. Natriümchlorid, besonders beizufügen. Durch .die 'Verwendung von Seewasser
bei der Herstellung der Biehandlungsflüssigkeit kann die erwünschte Erhöhung der
Leitfähigkeit erreicht werden. Durch, geeignete Wahl der komplexbildenden Bestandteile
der Flüssigkeit kann übrigens auch ohne besondere Zusätze eine genügende Leitfähigkeit
erreicht werden.
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Als komplexhildende Bestandt@ei:e werden gemäß der Erfindung vorzugsweise
Alkali-oder Erdalkalisalze sehr schwacher Säuren organischer oder anorganischer
Natur verwendet, die imstande sind, mit Eisen komplexe Verbindungen von .neutraler
oder höchstens schwach :saurer Reaktion zu bilden.
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Das weniger edle Metall, das in metallischem Zustand auf die Eisenfläche
niedergeschlagen werden soll, wird in Form :eines Salzes einer Mineralsäure *(wie
Salzsäure oder Schwefelsäure) als Bestandteil der Behandlungsflüssigkeit verwendet.
Es kommen hier besonders Zink oder andere Schwermetalle in Betracht.
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Die Eisen- oder Stahlflächen werden vorzugsweise in rostigem Zustande
der Einwirkung der Behandlungsflüssigkeit ausgesetzt. Es empfiehlt sich, lose anhaftende
Röstschuppen durch Bürsten o. dgl. vor der Behandlung zu entfernen.
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Wenn rostige Flächen behandelt werden, nimmt der Rost an der Bildung
der als Speicher dienenden Salzkruste teil, indem die Eisenoxydverbindungen dabei
in Eisenoxydulverbindüngen umgewandelt werden.
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Beispiele i. Ein Scläffstank, der zur Beförderung von Heizöl benutzt
wird, wird gereinigt und darauf mit Seewasser gefüllt. Zu dem Wasser wird sodann
gepulvertes oder gelöstes Kaliumtartrat und eine äquivalente Menge Zinkchlorid in
solcher Menge zugesetzt, daß der Prozentgehalt des Zinkchlorids etwa o, i ojo beträgt.
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Die Lösung wird in dem Tank stehengelassen. Durch leichte örtliche
Erhitzung, z. B. durch Einführen von Dampf am Boden des Tanks, wird ein Umlauf der
Flüssigkeit in dem Tank besorgt. Durch diese Dampfzufuhr wird keine nennenswerte
Temperatursteigerung der Behandlungsflüssigkeit bewirkt. Nach etwa 5 Tagen wird
an allen vorher unbedeckten Teilen des Tanks ein guter Schutzüberzug erhalten.
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z. Ein Schiffstank, der zur Beförderung von etwas freie Säure enthaltendem
Benzin verwendet wird, wird gereinigt und darauf mit Seewasser oder Frischwasser
als. Ballast gefüllt.: In dem Wasser wird eine ;geringe Menge Kaliumtartrat sowie
etwas Zinkchlorid gelöst. Beim Steherlassen: bei gewöhnlicher Temperaturbewirkt
die Lösung an den reinen Eisenflächen, die Bildung eines Überzuges, der hauptsächlich
aus metallischem Zink und Zinksalzen besteht. An den rostigen Stellen enthält die
über der gebildeten metal':ischen Zinkschicht vorhandene Salzkruste die Eisenverbindungen
der Rostschidht in Form von Eisenoxydulverbindungen.
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3. Die Innenfläche eines Eisentanks, der nach Entleerung zur Entfernung
lose anhaftender Rostschuppen abgebürstet worden ist, wird mit einer Paste angestrichen,
d:e durch Verrühren von io Gewichtsteilen Zinkchlorid uiid 2o Gewichtsteilen Kaliumtartrat
nebst etwas Kieselgur in etwa 175 Gewichtsteilen Wasser erhalten worden ist. Es
wird auf diese Weise eine Schutzschicht gebildet, die aus einer an dem Eisen haftenden
Zinkhaut und einer daran haftenden, als Speicher dienenden Kruste besteht. Nachdem
dieser Tank während längerer Zeit zum Transport
von Erdöl benutzt
worden war, war die Schutzschicht stellenweise zerstört worden. Um die abgenutzten
Stellen zu heilen, wurde der Behälter mit Seewasser gefüllt, worin etwa 3 g Zinkchlorid
und etwa 61-.Natrium. tartrat im Liter gelöst worden sind.. Diese Lösung wurde bei
gewöhnlicher Terilperätur etwa 1q. Tage in dem Behälter stehengelassen. An den abgenutzten
Stellen bildete sich hierbei eine Schutzschicht von der vorstehend angegebenen Art.
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q.. Ein Wasserballasttank von etwa iooo t Fassungsvermögen ist durch
.eine frühere Behandlung nach Beispiel i mit .einer Schutzschicht versehen, die
jedoch infolge der langen Benutzungsdauer des Tanks etwas schadhaft geworden ist.
Dieser Überzug wird durch Zugabe von etwa 3o kg Zinkchlorid und etwa 6o kg Kaliumtartrat
(oder .etwa 7o kg Natriumtartrat) zu dem Wasser, mit dem der Tank gefüllt wird,
wiederhergestellt. Diese Menge der zugesetzten Salze ist ausreichend, um eine gewisse
Potentialdifferenz zu bewirken, so daß infolgedessen das Zink aus der Lösung herausgedrängt
und auf .dem Eisen niedergeschlagen wird, wodurch die schadhaften Stellen in dem
ursprünglichen LTberzug geheilt werden.
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5. Ein Tank von iooo cbm Fassungsvermögen, der vorher reicht mit einer
Schutzschicht versehen worden ist, wird durch Abbürsten von lose anhaftendem Rost
befreit. Der Tank wird mit Seewasser gefüllt, zu dem 3o kg Zinkchlorid und 7o kg
Natriumtartrat zugegeben sind. Diese Gesamtmenge entspricht 3o g Zink auf den Quadratmieter
Oberfläche, da die gesamte Oberfläche 500 Quadratmeter ausmacht. Die Zinkkonzentration
ist jedoch lediglich 0,0 15g auf den Liter, entsprechend i5g auf .den Kubikmeter.
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Wenn der Tank gefüllt mit dem diese Menge Zinkchlorid und Natrituntartrat
enthaltenden Seewassier stehengelassen wird, ros;et die Eisenoberfläche nicht. Nach
etwa a bis 3 Wochen hat sich ein anhaftender zusammenhängender Überzug aus metallischem
Zink und Metallsalzen gebildet. Hierdurch ist es möglich, die Rostbildung zu verhindern,
auch wenn vorher kein Schutzüberzug angebracht worden ist, da durch die Gegenwart
der Salze sogar in den angegebenen .geringen Mengen eine Potentialdifferenz bewirkt
und .ein vom Zink zum Eisen gerichteter Strom erzeugt wird, .durch den die Bildung
.eines Schutzüberzuges verursacht wird, wenn es auch lange dauert.