-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine nützliche
Zusammensetzung zum temporären
Korrosionsschutz von metallischen Oberflächen und ein Verfahren zu ihrer
Herstellung und die mit einem trockenen Film der von dieser Zusammensetzung
abgeleitet ist, überzogenen
Metallteile .
-
Das Problem zum temporären Schutz
von metallischen Oberflächen
und insbesondere von metallischen Blechen gegen die atmosphärische Korrosion
ist eine andere Sorge von Industrieunternehmen. Es existieren also
schon zahlreiche Möglichkeiten,
um der Oberfläche
des Bleches eine Art temporären
Schutz durch fetthaltige Filme insbesondere auf der Basis von Ölen mit
herkömmlichen
Schutz zu verleihen.
-
Die Zunahme von Anforderungskriterien
von seiten der Benutzer hat die Stahlindustrie dazu gebracht, immer
elaboriertere Lösungen
vorzuschlagen (Aspekt, Eignung zur Oberflächenbehandlung, Sauberkeit
der Räume,
Sicherheit, Toxikologie...). Diese Anforderungen sind zum Teil durch
die Entwicklung fettfreier Überzuge
und der Art des Auftragens zufriedengestellt worden, wobei dem so
behandelten Stahl dadurch temporäre Schutzeigenschaften
gegen die Korrosion in der Größenordnung
von zwei Monaten verliehen werden (FR 92 08 037).
-
Es bleibt jedoch eine Benutzernachfrage
nach Überzügen die
eine noch leistungsfähigere
Korrosionsbeständigkeit
aufweisen, ohne natürlich
die späteren
Einsatzmöglichkeiten
zu beeinträchtigen
und die insbesondere mit einem verlängerten Korrosionsschutz der
bevorzugt oberhalb von drei Monaten liegt, versehen sind.
-
Die vorliegende Erfindung hat genauer
gesagt als Gegenstand einen neuen , diesen Anforderungen genügenden Überzug vorzuschlagen.
-
Ein erster Lösungansatz besteht darin, in
die einen temporären
Schutz verleihenden Öle
einen oder mehrere Korrosionshemmer hineinzumischen.
-
Die Korrosionsinhibitoren werden üblicherweise
aus folgende Schutzölen
ausgewählt:
-
- Aminverbindungen vom Typ Alhohol-Amin
- Derivate von Sulfonaten wie ihre Barium- oder Natriumsalze oder
Alkylbenzensulfonate
- Linolensäuren
- Leider ist die durch diese klassischen Inhibitoren erreichte
Korrosionsschutz-Zunahme nicht zufriedenstellend.
-
Es verbleibt also bis zum heutigen
Tag ein Bedarf nach einem temporären
Schutz für
metallische Teile die eine deutliche Verbesserung des Korrosionsschutzes
(mehr als drei Monate) , einen trockenen Aspekt, eine Eignung zur
Oberflächenbehandlung
mit oder ohne Vorbereitung, aufweisen und der außerdem den Toxikologievorschriften
entspricht (kein Barium, keine Schwermetallsalze...).
-
Der Anmelder hat also herausgefunden,
daß die
Beimischung eines heterozyklischen Thioäthers von gesättigten
Carbonsäuren
als Korrosioninhibitor in die Ölemulsion
im Wasser genau und zufriedenstellend allen diesen Anforderungen
genügt.
-
Das Dokument
EP 129506 schlägt zur Korrosionshemmung die
Verwendung eines heterozyklischen Thioäthers von gesättigten
Carbonsäuren
vor, der denen der vorliegenen Erfindung gleicht . Diese Verbindungen
werden jedoch direkt in die ölige
Phase der entsprechenden Emulsionen eingemischt.
-
Die vorliegenden Erfindung bezieht
sich insbesondere auf eine nützliche
Zusammensetzung um metallischen Oberflächen einen temporären Schutz
zu verleihen , wobei diese Zusammensetzung eine in Wasser eingemischte ölige Emulsion
aufweist, die in ihrer wässrigen
Phase mindestens eine Verbindung mit folgender allgemeiner Formel
I aufweist
in der die Gruppen R,
R
1 und R
2 unabhängig voneinander
ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe in C
1 bis
C
20 , eine Halogeno-alkyl-Gruppe in C
1 bis C
20, darstellen,
wobei das Halogen Chlor, Brom, Iod oder Fluor, eine Cyclo-alkyl-Gruppe
in C
1 bis C
6, eine
Carboxylfunktion oder eine Carboxyl – alkyl- gruppe in C
1 bis C
6 sein kann,
und
in der:
n eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 ist und
X ein
Schwefel – oder
Sauerstoffatom
in der Form eines wasserlöslichen Salzes darstellt.
-
Es handelt sich bevorzugt um eine
Verbindung mit der allgemeinen Formel I, in der R ein Wasserstoffatom
und X ein Schwefelatom darstellt.
-
Die Hinzufügung eines endungsgemäßen Korrosionsinhibitors
in eine in Wasser eingemischte Ölemulsion
verleiht dem Überzug überraschenderweise
einen zeitlich sehr deutlich verlängerten Korrosionsschutz .
Diese Verbesserung ist tatsächlich
deutlich größer als
die Summierung der Verbesserungen aus den entsprechenden Wirkungen
der Emulsion und des besagten Inhibitors was den Korrosionsschutz
anbetrifft. Die Verbesserung spiegelt vorteilhafterweise die Synergie
beider Zusammensetzungen wieder.
-
Die Originalität der beanspruchten Zusammensetzung
beruht auf der in der beanspruchten Zusammensetzung ausgeführten Beimischung
einer Verbindung mit der allgemeinen Formel I in die wässrige und nicht
die fetthaltige Phase der Emulsion . Diese nicht wasserlösliche Verbindung
liegt also in der Zusammensetzung in neutralisierter Form vor, um
der Verbindung eine zufriedenstellende Wasserlöslicheit zu verleihen .
-
Diese Neutralisierung der erfindungsgemäß ausgeführten Verbindung
(en) der Formel I kann üblicherweise
durch einen Fachmann realisiert werden. Sie kann z. B. durch Ammoniak,
Morpholin, Ethanolamin, Ethanol oder Kali erreicht werden. Entsprechend
dem benutzten Reaktionsmittel, könnte
es eventuell erforderlich sein, den pH-Wert der Endzusammensetzung
auf einen Wert der mit der empfohlenen Anwendung kompatibel ist,
das heißt
einen Wert, der zwischen 8,2 und 9,5 und bevorzugt zwischen 8,5
und 9 liegt, abzugleichen. Das kann leicht realisiert werden, indem
der pH-Wert der Endemulsion dadurch abgeglichen wird, indem zusätzlich ein
Neutralisierungsmittel wie z. B. Ethalonamin hinzugefügt wird.
-
Der Korrosionsinhibitor mit der allgemeinen
Formel I liegt in der beanspruchten Zusammensetzung bevorzugt mit
1 bis 10 g/l und bevorzugt mit 1 bis 3,5 g/l vor.
-
Als bevorzugte Verbindungen mit der
allgemeinen Formel I können
insbesondere die wasserlöslichen Salze
der Benzothiazolylthiosuccinsäuren, α– Benzothiazolylthiostearinsäuren, α– Benzooxazolythiolaurinsäuren, α– Benzothiazolylthiocaprinsäuren und
der α– Benzothiazolylthiocapronsäuren.
-
Noch bevorzugter handelt est sich
um eine wasserlösliche
Form der Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) und genauer gesagt
um ihr Ammonium- bzw. Ethanolaminsalz.
-
Was die Emulsion anbetrifft, kann
sie so definert werden, daß sie
dispergiert in Wasser 3 bis 13 Vol.% einer öligen Phase aufweist, die zwischen
75 und 90 Vol.% mindestens eines Öles und 5 bis 10 Vol.% mindestens
eines Netzmittels aufweist. In der öligen Phase können eventuell
5 bis 15 Vol% eines Zusatz-Korrosionsinhibitors vorliegen.
-
Die Emulsion enthält bevorzugt dispergiert in
der wässrigen
Phase ungefähr
zwischen 3 und 8 Vol.% und bevorzugt 6 Vol.% eines Öles.
-
Das in der öligen Phase der Emulsion enthaltene Öl kann aus
einem mineralischen, pflanslichen oder tierischen Öl bestehen.
-
Es handelt sich vorteilhafterweise
um ein mineralisches Öl
vom Typ Paraffin oder Naphten oder deren Mischung.
-
Als erfindungsgemäßes Mineralöl kann bevorzugterweise insbesondere
das lösliche Öl AQUASAFE 21® von CASTROL
genannt werden.
-
Als Netzmittel der öligen Phase
wird ein Netzmittel vom Typ Polyoxythylen benutzt.
-
Als Korrosionsinhibitor der öligen Phase
wird vorteilhafterweise eine Carbonsäure, Barium – Alkylsulfonat
oder Natrium – Alkylsulfonat
oder ein Aminsalz oder Fettsäuresalz.
-
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung weist die beanspruchte Zusammensetzung als Korrosionsinhibitor
ein lösliches
Salz der Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) auf, die in einer
Konzentration zwischen 1 und 3,5 g/l und bevorzugt in der Größenordung
von 2,5 g/l in der wässrigen
Phase einer Emulsion mit 6% löslichem Öl, das bevorzugt
das Öl
AQUASAFE 21 ® von
CASTROL ist, aufweist. Es handelt sich bevorzugt um das Ammoniumsalz
der Benzothiazolylthiosuccinsäure
das in einer Konzentration von 2,5 g/l vorliegt .
-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich ebenfalls auf ein Herstellungsverfahren der besagten Zusammensetzung.
-
Dieses Verfahren ist insbesondere
dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindung (en) der allgemeinen Formel I in der Form einer wässrigen
Lösung
in der wässrigen
Phase der Emulsion vor deren Emulgierung mit der öligen Phase
eingemischt werden.
-
Überraschenderweise
hat die Patentanmelderin in der Tat festgestellt, das die Art der
Einmischung der Verbindung der allgemeinen Formel I in die Emulsion
einen deutlichen Einfluß auf
die Antikorrosionswirkung der entsprechenden Zusammensetzung hatte.
So erweist es sich als besonders vorteilhaft, diese Verbindung der
allgemeinen Formel I in der Form einer wässrigen Lösung in die Emulsion einzumischen.
Sie bleibt so in der wässrigen
Phase der Emulsion dispergiert. Es ist in der Tat beobachtet worden,
daß wenn
man diese Verbindung direkt in die ölige Phase der besagten Emulsion
hinzufügt,
das Antikorrosionsverhalten der sich ergebenden Zusammensetzung
auf signifikative Weise beeinflusst wurde. Diese Wirkung wird genauer
in den nachfolgenden Beispielen 7 bis 9 dargelegt.
-
Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls
als Gegenstand ein Verfahren zum temporären Korrosionsschutz von Metallteilen.
-
Insbesondere ist dieses Verfahren
dadurch gekennzeichnet; daß es
aus folgenden Schritten besteht:
-
- Auftragen einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung auf mindestens
einem Teil des besagten Metallteils, und
- Trocknen des besagten beschichteten Metallteils bis zum Erhalten
eines trockenen Films.
-
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung auf die
Oberfläche
des Metallteils so aufgetragen, daß deren Adsorptionsorte mit
den Verbindungen der allgemeinen Formel I gesättigt werden und daß man nach
dem zum Erhalten eines Filmes durchgeführten Erhitzen der besagten
Zusammensetzung keine Verbindung der allgemeinen Formel I mehr in
der Dicke des aufgetragenen Films vorliegt.
-
Die Wirkungen der Beschichtung werden
in der Tat deutlich verbessert, wenn die beanspruchte Zusammensetzung
auf der zu behandelnden Metallplatte so ausgeführt wird, daß deren
Adsorptionsorte mit einer Verbindung der allgemeinen Formel I gesättigt sind
und daß die
Ansammlung dieser Verbindung mit der allgemeinen Formel I in der
Filmdicke vermieden werden.
-
Es ist also wünschenswert, die Art des Auftragens
so anzupassen, daß diese
Sättigung
der Adsoptionsorte der behandelten Oberfläche optimisiert werden und
dem gegenüber
die Konzentration an Verbindungen der allgemeinen Formel I in der
Dicke des Emulsionsfilmes nach dem Trocknen auf ein Minimum beschränkt werden.
Die für
diese Abgleichung der Konzentration der beanspruchten Zusammensetzung
auf der behandelten Plattenoberfläche zu berücksichtigenden Parameter sind
die gewünschte
Dicke des Films, die Konzentration dieser Zusammensetzung in ihrer öligen Phase
und in der Zusammensetzung der Formel I. Der Fachmann ist in der
Lage, diese Abgleichung unter Berücksichtigung dieser verschiedenen
Parameter mit Hilfe von Routinearbeitsgängen vorzunehmen .
-
Die Abgleichung der optimalen Konzentration
an Inhibitoren der allgemeinen Formel I auf der Oberfläche des
zu behandelnden Metallteils kann z.B. auf folgende Weise abgeschätzt und
durchgeführt
werden, nachdem auf der Oberfläche
des Teils eine erfindungsgemäße Zusammensetzung
mit einer bestimmten Konzentration an einem oder mehreren Konzentrationsinhibitoren
der allgemeinen Formel aufgetragen und getrocknet worden ist. Es
wird eine Auslaugung des Teils mit Azeton durch Eintauchen oder
Besprengen vorgenommen. Anschließend wird der Sättigungsgrad
der Adsorptionsorte auf der Oberfläche des behandelten Metallteils
gemessen, indem ein Infrarotspektrum des ausgelaugten Teils bestimmt
wird, wobei die Technik der Fourrier – Infrarotspektroskopie ( FTIR)
unter einem streifenden Winkel von 80° benutzt wird. Die Tatsache, daß ein an
Inhibitoren der allgemeinen Formel I reicher Übergangsfilm am Ende der Auslaugung
vorliegt oder nicht, ebenso wie die Restdicke dieses Filmes sind
schon Indizien für
den Adsorptionsgrad des besagten Inhibitors . Man kann anschließend durch
den Vergleich mit den Infrarotspektren , die an anderen Teilen mit
Zusammensetzungen ausgeführt
worden sind, die verschiedene Inhibitorkonzentrationen aufweisen
und auf die gleiche Weise ausgelaugt worden sind, bestimmen, ob
die Adsorptionsorte der metallischen Oberfläche gesättigt sind oder nicht , d.
h. ob die Inhibitorkonzentration in der Zusammensetzung ausreicht,
eine wirksame Behandlung zu erreichen.
-
Anschließend wird geprüft, ob auf
das Teil nicht eine so stark inhibitorkonzentrierte Zusammensetzung aufgetragen
worden ist, daß die
Sättigung
der Adsorptionsorte überschritten
würde,
und zwar in dem Maße daß ein signifikativer
Inhibitoranteil der Zusammensetzung in der Dicke des trockenen auf
der metallischen Oberfläche
aufgetragener Films wiederzufinden ist. Zu diesem Zweck wird z.B.
durch eine Infrarotspektroskopie der Inhibitoranteil in der Auslaugungsflüssigkeit
analysiert. Man kann also durch Vergleich mit Infrarotspektren,
die an Auslaugungsflüssigkeiten
ausgeführt
worden sind, die von anderen Teilen herrühren, die mit Zusammensetzungen
behandelt worden sind, die verschiedene Inhibitorkonzentrationen
aufweisen und auf die gleiche Weise ausgelaugt worden sind , bestimmen
, ob die Inhibitorkonzentration in der Zusammensetzung zu hoch ist
ist, um eine wirksame Behandlung durchzuführen.
-
So wird also die Abgleichung der
Inhibitorkonzentration in der Zusammensetzung erhalten.
-
Die wässrige erfindungsgemäße Zusammensetzung
kann selbstverständlich
in Form eines Filmes auf der zu schützenden Oberfläche des
Metallteils durch jede beliebige konventielle Beschichtungsvorrichtung
mit einer Rolle oder ähnlichem
oder auch durch Pulvensierung aufgetragen werden. Das so behandelte
Teil wird anschließend
einer Trocknung unterzogen, um erfindungsgemäß einen trockenen Film zu erhalten.
-
Diese Erwärmung kann z. B. durchgeführt werden,
indem das behandelte Teil während
eines Zeitraum der zwischen 20 Sekunden und 10 Minuten liegt, auf
eine Temperatur zwischen 50 und 100°C gebracht wird .
-
Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls
als Gegenstand eine mit einem trockenen Film zum temporären Korrosionsschutz überzogenes
Metallteil , der aus der beanspruchten Zusammensetzung und/oder
gemäß den beanspruchten
Verfahren erhalten worden ist.
-
Die Oberflächendichte des trockenen Films
valiiert bevorzugt auf der Oberfläche des Teils zwischen 0,3
und 2 g/m2 und liegt noch bevorzugter in der Größenordnung von 0,5 g/m2.
-
Im Sinne der Erfindung versteht man
unter « Metallteilen » warmgewalzte
Platten mittlerer Dicke , dünne
warmgewalzte Bleche, kaltgewalzte Stahlbleche sowie verschiedene
Arten von Stahlplatten und Stahlblechen insbesondere aus blankem
Stahl.
-
Wie vorhergehend erwähnt erweisen
sich die « Metallteile », die mit
einem trockenen Schutzfilm, mit der in der Erfindung definierte
Zusammensetzung überzogen
sind, als korrosionsfest und zeigen eine gute Eignung für das Bördeln und
das Kleben. Außerdem
weisen die gemäß dem beanspruchten
Verfahren erhaltenen trockenen Filme gute Hafteigenschaften gegenüber verschiedenen
Substraten auf, auf deren Oberfläche
sie oberflächenmäßig aufgebracht
werden können.
-
Im ügrigen besitzen die von den
beanspruchten Zusammensetzungen abgeleiteten Beschichtungen zufriedenstellende
tribologische leistungen auf und sind also vorteilhaft was die Bördelung
angeht. So zeigen ihre Reibungseigenschaften einen im Vergleich
zu herkömmlichen
Beschichtungen reduzierten Reibungskoeffizienten.
-
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können außerdem wirksam
auf schon mit einem trockenen Film beschichteten Metallplatten aufgetragen
werden und erweisen sich also als besonders vorteilhaft, äußere Windungen
und Kanten von Spulen zu behandeln , die schon mit einem nicht fetten
Film beschichtet sind und um gebeizte Metallteile zu schützen.
-
Andere Vorteile der beanspruchten
Zusammensetzung erscheinen beim Lesen der im Folgenden nicht begrenzenden
Beispiele der Erfindung.
-
Figuren
-
1 Darstellung
der optimalen Inhibitorkonzentration für die allgemeine Formel I,
-
2 Darstellung
der Impedanz des erfingsgemäßen Films
und des Vergleichsfilms,
-
3 Darstellung
der Reibung eines erfingsgemäßen Films
und von Vergleichsfilmen,
-
4 Darstellung
der Adsorptionskraft eines Korrosionsinhibitors mit der allgemeinen
Formel I auf der Oberfläche
eines Metallteils,
-
5 und 6 Darstellung der Adsorptionskraft
von verschiedenen Inhibitoren , darunter Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS).
-
I-MATERIAL UND
METHODEN
-
A) Material
-
A 1 Getestete Korrosionsinhibitoren
-
- 1) Die von CIBA unter dem Namen IRGACOR 252 kommerzialisierte
erfindungsgemäße Benzothiazolylthiosuccinsäure .
-
Die Auflösung des Inhibitors Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
in einer öligen
Emulsion wird nach der Neutralisierung mit Ammoniak oder Ethanolamin
vorgenommen.
-
Als Beispiel braucht man zur Neutralisierung
und Auflösung
von 1 g Inhibitor in einem Liter Wasser mindestens
2 ml Ammonia
oder
0,2 ml Ethanolamin .
-
Diese Mengen von Neutralisierungsmitteln
können
anschließend
erhöht
werden (um einige Zehntel ml) um einen End-pH-Wert (der Emulsion)
zwischen 8,2 und 9,5 zu erhalten.
-
- 2) Irgacor L184 und Irgamet 42 von CIBA Bei Irgacor L184
handelt es sich um ein Aminsalz und ein Salz der Polycarboxylsäure mit
der folgenden allgemeinen Formel :bb
-
-
Es wird im allgemeinen mit Irgamet
42 benutzt das ebenfalls wasserlöslich
ist und die folgende allgemeine Formel aufweist
-
-
Das Verhältnis ist 1 Volumen Irgamet
42 auf 19 Volumen Orgacor L 184 (siehe Zusammensetzungen 4 und 5
der folgenden Tabelle I).
-
- 3) RC 305 ®,
von der Firma CRODA kommerzialisiert
-
Es handelt sich um eine wässrige Lösung von
Alkoholaminen von Aminboraten die 70% Wasser enthalten
-
- 4) PX 2881 ®,
von der Firma ELF kommerzialisiert
-
Es stellt eine wässrige Mischung aus Natriumheptanoat
und Heptylsäure
mit Perborat dar.
-
- 5) SER AD FA 379 von der Firma SERVO der Gruppe HULS kommerzialisiert
-
Es handel sich um eine Mischung mehrerer
Inhibitoren , die als Farbadditiv angeboten wird. Die Zusammensetzung
ist die folgende:
-
- 10 bis 25% tertiäre
Aminsalze der 2-Benzothiazolylthio – Succinsäure C12-C14
- + 10 bis 25% phosphathaltige Monoethanolamine, Tridecylalkohol
(ethoxyliert)
- + 10 bis 25% Zinksalze von verzweigten Fettsäuren (C6-C19)
- + < 2,5% Zinksalze
der Naphtensäure
- + 10 bis 25% Morpholinbenzoat
-
Diese Inhibitoren 1 bis 5 werden
verwendet um zu einer Emulsion, die aus einem wasserlöslichen
Mineralöl
zusammengesetzt ist, hinzugefügt
zu werden.
-
A. 2 Emulsion
-
Das verwendete Mineralöl ist das
Mineralöl
CASTROL AQUASAFE 21 ®.
-
Es setzt sich zusammen aus 80 bis
95% einer mineralischen Basis (naphtenisch und paraffinisch). Netzmittel
sind diesem Produkt beigemischt um es in Wasser emulgierbar zu machen
(anionische Netzmittel, Natriumalkylsulfonat).
-
Dieses lösliche Öl wird zu 6% in demineralisiertem
Wasser aufgelöst
und der pH-Wert der so erhaltenen Emulsion beläuft sich auf 9,2.
-
A. 3 Getestete Formulierungen
-
Ihre Zusammensetzungen sind aus der
nachfolgenden Tabelle I zu entnehmen
-
-
B) Methoden
-
B1-Elektrochemisches Messen
der Impedanz - Transferwiderstand
-
Die Leistungen der verschiedenen
getestenen Zusammensetzungen werden dadurch abgeschätzt, indem
sie auf abgebeizte , mit G600-Papier geschliffene Stahlproben in
Proportionen in einer Endmenge aufgetragen werden die der auf Proben
aufgetragenen entspricht, d.h. 500 mg/m2 (0,5μm). Die Probe wird anschließend in
ein aus demineralisiertem Wasser bestehendes Elektrolyt aus 1% Gew.%
Natriumchlorid (NaCl) getaucht. Die Stahlprobe wird 30 Minuten in
dem Elektrolyten belassen, um dessen elektrochemisches Potential zu
stabilisieren. Nach 30 Minuten wird die Probe mit Hilfe eines Potentiostaten,
eines Frequenzanalysegeräts, einer
Referenzelektrode und einer Gegenelektrode einer sinusförmigen Potentialstörung (in
mV) für
verschiedene abnehmende Frequenzen unterzogen und es wird die « Antwortsintensität » (in μA/cm2) gemessen.
-
Man kann so Impedanzen (Z = U/1)
für die
verschiedenen Frequenzen erhalten und Impedanzdiagramme aufzeichnen.
Aus diesen Diagrammen kann ein « Transferwiderstand « (Ohm*cm2)
abgeleitet werden, der einem « Korrosionswiderstand » gleichgestellt
werden kann. Versuchsparameter
Referenzelektrode | Elektrode
mit gesättigtem
Calomel |
Gegenelektrode | Platinelektrode |
Arbeitselektrode | Stahlprobe
von 7 cm2 |
Potentiostat | Potentiostat
EGG 273® |
Frequenzanalysegerät | Schlumberger
1255® |
Sinusförmige Störung | +/-
5 mV Amplitude |
Versuchspotential | Korrosionspotential |
Frequenzen | Von
100 000 Hz bis 0,2 Hz |
-
B2-Validierung durch einen
Test « Humidotherm
FKW » (Norm
DIN 50017).
-
Um das zu machen, werden die mit
den verschiedenen zu testenden Zusammensetzungen beschichteten Stahlproben
in einer Zelle mit folgendem Zyklus aufgehängt:
-
- 1 Zyklus = –8
Stunden bei 40°C
und 100% Feuchtigkeit
- –16
Stunden bei 20°C
und 75 % Feuchtigkeit
Dabei wird die Anzahl der Zyklen bis
zum Aufkommen der Korrosion notiert. Die Dicke der aufgebrachten
Filme ist im Durchschnitt 0,5 g/m2 (0,5μm). Ohne
anderweitige Mitteilung besteht die Zusammensetzung immer aus dem
löslichen Öl Castrol
AQUASAFE 21, zu 6% in entminerablisiertem Wasser aufgelöst.
-
B3-Tests Halle EB1 und Halle
für die
Endbearbeitung
-
Die Proben werden der Atmosphäre von 2
Lagerhallen ausgesetzt.
-
Endbearbeitungshalle : Halle deren
Atmosphäre
relativ wenig agressiv ist (geschlossene Türen).
-
Halle EB1 : sehr agressive Halle
, da sich die Proben nahe den Öffnungen
dieser Halle befinden und also bei Regenwetter einer starken Feuchtigkeit
, den Auspuffgasen der Lastkraftwagen und dem Staub des Stahlwerks
ausgesetzt sind.
-
In beiden Fällen wird die Anzahl von Tagen
vor em Auftreten von Korrosion notiert .
-
BEISPIEL 1
-
Bestimmung der
für den
Korrosionsschutz optimalen Inhibitorkonzentration
-
Es wird der mit Ethanolamin neutralisierte
Inhibitor Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) mit Konzentrationen
in der wässrigen
Lösung
zwschen 0,5 und 20 g/l in eine erfindungsgemäße Zusammensetzung , die eine
auf 6% Öl
CASTROL AQUASAFE 21 basierende wässrige Emulsion aufweist ,
eingeleitet. Die Widerstandsfestigkeit der verschiedenen entsprechenden
Zusammensetzungen wird durch Humidotherm FKW entsprechend dem im
Kapitel Material und Methoden beschriebenen Protokoll bestimmt.
Die erhaltenen Ergebnisse werden auf der Graphik der 1 dargestellt.
-
Es wird ein optimaler Widerstand
mit der Zusammensetzung, die 2,5 g/l vom Inhibitor Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
in neutralisierter Form aufweist , beobachtet.
-
BEISPIEL 2
-
Abschätzung des
Korrosionswiderstands nach atmosphärischem Einfluß
-
Diese Abschätzung wird mit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung,
die eine Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) – Konzentration von 2,5 g/l(ZUSAMMENSETZUNG
3) aufweist und in Bezug auf die Probenzusammensetzung 1, 2 und
4 , die genauer in dem Kapitel Material und Methoden beschrieben
werden , realisiert.
-
Diese Zusammensetzungen werden den
Tests der Halle EB1 und der Endbearbeitungshalle unterzogen, deren
Protokolle im Kapitel Material und Methoden erklärt werden.
-
Die bei jeder der Zusammensetzungen
beobachteten Ergebnisse werden in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.
-
-
Es wird notiert, daß nur die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
, d. h. die Zusammensetzung 3, die ein Salz der Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
in einer wässrigen
Lösung
aufweist, einen zeitlich deutlich verlängerten Korrosionswiderstand
aufweist. Außerdem
ist die beobachtete Widerstandserhöhung deutlich größer als
die , die beobachtet wird, wenn die jeweils von der Emulsion und
Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
getrennt induzierten Korrosionswiderstände addiert werden. Es wird
vorteilhafterweise eine Synergie ihrer jeweiligen Wirkungen erreicht.
-
BEISPIEL 3
-
Abschätzung des
Widerstandes nach einem Transporttest
-
Dieser Test wird ebenfalls an den
genauer im Kapitel Material und Methoden identifizierten Zusammensetzungen
1, 2, 3 und 4 durchgeführt
.
-
Dieser Test besteht darin, vorher
mit den zu testenden Lösungen
beschichteten Proben aufeinanderzustapeln. Die Stapel werden gespannt
zusammengehalten, um die aneinanderstoßenden Windungen einer Stahlrolle
oder die aufeinandergestapelten Blätter eines Blechpakets zu simulieren
.
-
Das Paket aufeinandergestapelter
Proben (« zusammengespanntes
Paket »)
wird anschließend
in einen Klimaraum eingeführt,
der so programmiert ist, daß ein
Zykluswechsel von 32 h durchgeführt
wird (« Transportzyklus »).
-
Einzelheiten des Transportzyklus
(1 Zyklus = 32 Stunden )
10 Stunden bei 40°C und 95% RH
4 Stunden
bei 20°C
und 80% RH
10 Stunden bei –5°C und 0%
RH
8 Stunden bei 30°C
und 85 RH
-
In der Konfigurierung « Transportzyklus » werden
die Versuche an den zusammengespannten Paketen unter folgenden Bedingungen
durchgeführt Jeder
Fall wird durch 4 Proben dargestellt.
-
Die Beobachtungen werden alle drei
Zyklen durchgeführt.
Die Pakete werden geöffnet
und der Zustand der Grenzflächen
wird beobachtet. Tabelle
III
Zusammensetzungen | Anzahl
der Zyklen vor dem Auftreten der Korrosion |
1 | < 6 Zyklen |
2 | < 6 Zyklen |
3 | > 19 Zyklen |
4 | < 6 Zyklen |
5 | < 6 Zyklen |
-
Nur das mit einer erfindungsgemäßen Zusmmensetzung
beschichtete Metallteil , d. h. die Zusammensetzung 3 weist einen
deutlich verbesserten Korrosionsschutz auf. Diese Erhöhung spiegelt übrigens
eine Synergie zwischen der Emulsion und einem Salz der Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
wieder.
-
BEISPIEL 4
-
Validierung
durch einen I Humidotherm-Versuch
-
Die Validierung wird nach dem in
dem Kapitel Material und Methoden beschriebenen Protokoll an den in
demselben Kapitel definierten Zusammensetzungen 1 bis 9 ausgeführt.
-
Außer den Zusammensetzungen 2
und 4, die auf einer wässrigen
Lösung
basieren, die jeweils Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) und eine Mischung
aus Irgacor L184 und Irgamet 42 aufweist, bestehen die getesteten
Zusammensetzungen immer aus dem löslichen Öl Castrol AQUASAFE 21, das
zu 6% in entmineralisiertem Wasser (Zusammensetzung 1) aufgelöst ist und
als Additive verschiedene Inhibitoren (Zusammensetzungen 3 und 5
bis 9) aufweist.
-
Die in der nachfolgenden Tabelle
IV dargestellten Ergebnisse wurden erhalten. Tabelle
IV
Zusammensetzungen | Anzahl
der Zyklen vor dem Auftreten der Korrosion |
1 | 12
Zyklen |
2 | 1
Zyklus |
3 | > 22 Zyklen |
4 | 1
Zyklus |
5 | < 12 Zyklen |
6 | 12
Zyklen |
7 | 8
Zyklen |
8 | 12
Zyklen |
9 | 15
Zyklen |
-
Durch diesen Test wird bestaetigt,
daß die
verschiedenen getesten Vergleichsinhibitoren nicht die Wirksamkeit
des Produktes Benzpthiazolylthiosuccinsäure (BTSS) haben und eine Synergie
nur zwischen einem Inhibitor mit der allgemeinen Formel I und einer
Emulsion AQUASAFE 21 besteht .
-
BEISPIEL 5
-
Abschätzung des Korrosionsschutzes
durch den Transferwiderstand.
-
Dieser Versuch wurde realisiert,
indem die Diagramme elektrochemischer Impedanz der in den Kapitels
Material und Methoden identifizierten Zusammensetzungen 1 und 3
aufgestellt und entsprechend dem in demselben Kapitel beschriebenen
Protokoll getestet wurden . Die Ergebnisse werden in der nachstehenden Tabelle
V wiedergegeben.
Tabelle
V
Zusammensetzungen | Transferwiderstand
in kΩ.cm2 |
1 | 10
bis 20 kΩ.cm2 |
3 | 60
bis 120 kΩ.cm2 |
-
BEISPIEL 6
-
Wirkung der Konzentration
an Benzothiazolylthiosuccinsäure
(BTSS) – Salz in Höhe des Grenzfilms
auf d.en Korrosionsschutz.
-
Nach dem im Kapitel Material und
Methoden beschriebenen Protokoll sind Impedanzkurven für die mit folgenden
Zusammensetzungen beschichteten Metallteile aufgestellt worden.
-
- 2) Emulsion alleine
- 3) Emulsion + 5% wässrige
Lösung
Benzothiazolylthiosuccinsäure
(BTSS) ohne Trocknung
- 4) Emulsion + 5% wässrige
Lösung
Benzothiazolylthiosuccinsäure
(BTSS) mit anschließender
Trocknung bei 60°C
um einen Film von 650 mg/m2 zu erhalten
- 5) Emulsion + 3,5% wässrige
Lösung
Benzothiazolylthiosuccinsäure
(BTSS) mit anschließender
Trocknung bei 60°C
um einen Film von 250 mg/m2 zu erhalten
- 6) Emulsion + 3,5% wässrige
Lösung
Benzothiazolylthiosuccinsäure
(BTSS) mit anschließender
Trocknung bei 60°C
um einen Film von 700 mg/m2 zu erhalten
-
In den Emulsionen 3 bis 6 liegt Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
in mit Ammoniak neutralisierter Form vor. Die Trocknung der Emulsionen
4 bis 6 führt
also zu einer Verdampfung des Ammoniaks.
-
Die Ergebnisse sind in der 2 dargestellt worden, indem
der reelle Teil der Impedanz auf der Abszisse und der imaginäre Teil
der Impedanz af der Ordinate dargestellt ist.
-
Aus der Prüfung dieser Kurven geht hervor,
daß bei äquivalenter
Filmdicke für
einen Film mit 3,5% Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) (Zusammensetzung
4) als mit 5% Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) (Zusammensetzung
6) erhalten worden ist. Ein Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)-Überschuß beim sich
ergebenden Film hat also eine nachteilige Wirkung.
-
Es kann übrigens festgestellt werden,
daß die
Durchführung
eines Trocknungsschrittes (Zusammensetzung 4) dem Film , verglichen
mit einem Film, der nicht gerocknet worden ist, ein vorteilhaftes
Verhalten verleiht (Zusammensetzung 3). Diese Wirkung ist mit der
Bildung von mit Ammoniak neutralisierter Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
verbunden.
-
BEISPIEL 7
-
Einflus des Präparierungsprotokolls
auf die Wirksamkeit einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung
-
Die Leistungen einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
präparierten
Zusammensetzung und einer Zusammensetzung die durch Hinzufügen von
Benzothiazolylthiosuccinsäure
(BTSS) in das lösliche Öl vor seiner
Emulgierung präpariert
wird, werden bezüglich
dem Korrosionsschutz verglichen. Die Resultate werden in der nachfolgenden
Tabelle VI dargestellt.
-
-
Die Gesamtwiderstände werden mit Hilfe der im
vorigen Kapitel Material und Methoden beschriebenen elektrochemischen
Impedanz bestimmt.
-
Aus diesen Ergebnissen geht hervor,
daß die
Art mit der man Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) bei der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
hinzufügt,
einen nicht zu vernachlässigenden
Effekt hat.
-
Bei gleicher Menge sind die Leistungen,
was den Korrosionsschutz angeht, deutlich vermindert, wenn Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
in das lösliche Öl vor der
Emulgierung eingeleitet wird.
-
BEISPIEL 8
-
Reibungskennzeichnung
der vorgeschlagenen Zusammensetzungen
-
Die Reibungsversuche mit einmaligem
Durchgang sind für
eine Reibung eben – eben
ausgeführt
worden mit einem variablen Querdruck von 200 bis 2000 daN und mit
schnellem Stahlwerkzeug mit einer Oberfläche von 1 cm2.
Die Verschiebungsgeschwindigkeit ist 2mm/Sekunde.
-
Die Proben wurden aus gebeizten Warmblechen
Nuance BS2 mit einer Dicke von 2 mm ausgeschnitten.
-
Die Leistungen der beiden erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
werden mit zwei Vergleichs-Zusammensetzungen verglichen, deren Tribologieverhalten
auf der 3 dargestellt
ist.
-
Zusammensetzung A : ein mit 2g/m2 aufgetragenes Schutzöl , das auf den Blechen als
Korrosionsschutz (QUAKER 8021) benutzt wird Zusammensetzung B :
ein mit 500mg/m2 aufgetragenes , zu 6% in
Wasser lösliches Öl AQUASAFE
21 Zusammensetzung C : Zusammensetzung B zu der der organische Inhibitor Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
in Form von Salz hinzugefügt
wird (pH – Wert
der Lösung
zwischen 7,2 und 8,5) , mit 500 g/m2 aufgetragen
-
Zusammensetzung D : identisch mit
der Zusammensetzung C von der der pH-Wert zwischen 8,5 und 9 durch
den Zusatz von Ethanolamin stabilisiert wird, mit 500 g/m2 aufgetragen
-
Die Reibungskurven werden mit den
Zusammensetzungen C und D verbessert. Die erhaltenen Ergebnisse
sind besser als mit einem Schutzöl,
das Tiefzieh -Eigenschaften besitzt (Zusammensetzung A).
-
BEISPIEL 9
-
Kennzeichnung
des Adsorptionsvermögens
des Inhibitors Benzothiazolylthiosuccinsäure BTSS
-
Nach einer ersten Methode werden
Befeuchtungsmessungen von zwei Zusammensetzungen, einer Zusammensetzung
auf der Basis einer Emulsion AQUASAFE 31 ( Vergleichsprobe) und
einer Zusammensetzung auf der Basis einer Emulsion AQUASAFE zur
der Benzothiazolylthiosuccinsäure
(BTSS) mit einer Konzentration von 2,5 g/l in der Form seines neutralisierten
Salzes und mit einem pH-Wert in der Größenordnung von 8,5 bis 9 hinzugefügt worden
ist.
-
Der Versuch besteht darin, einen
Tropfen von jeder der Emulsionen auf eine Stahlprobe aufzutragen und
die Entwicklung des Kontaktwinkels des Tropfens mit dem Tropfen
zu verfolgen (nach dem Verteilen).
-
Die auf der 4 dargestellte Graphik zeigt, daß ein Emulsionstropfen
AQUASAFE 21 zu der Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) hinzugefügt ist,
sich viel schneller auf dem Stahl verteilt als ein klassischer Emulsionstropfen
AQUASAFE 21 (Vergleichsprobe) . Diese Ergebnisse zeigen, daß die Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
die Rolle eines Verteilungs -Stoffes übernimmt. Es trägt dazu
bei, einen Film homogener und abdeckender zu gestalten .
-
Dieses Adsorptionsvermögen wird
ebenfalls mit Hilfe des Infrarotspektroms nach dem folgenden Protokoll
und mit den nachfolgend in der Tabelle VII definierten Zusammensetzungen
bewertet .
-
Auf alle Fälle weisen die getesteten Zusammensetzungen
eine Emulsion auf, die eine ölbasierte
Konzentration von AQUASAFE von 5% aufweist.
-
-
Die Emulsionen A, B, C, D und E werden
auf die polierten Proben aufgetragen. Um die Schnittstelle Film – Stahl
zu studieren, wird das Infrarotspektrum auf der Probe nach der Auslaugung
durch Azeton realisiert (Spektren IRFT streifend, Einfallswinkel
80°) Es
wird so festgestellt, daß
-
Die Filme A und B vollständig durch
die Auslaugung eliminiert werden. Daraus kann also abgeleitet werden
daß der
Inhibitor bei diesen Zusammensetzungen schwach adsorbiert wird
-
Nach der Auslaugung der Filme C,
D und E bleibt ein Grenzfilm dessen Dicke mit der Inhibitor – Anfangskonzentration
zunimmt. Ebenso nimmt der Inhibitorgehalt in diesen restlichen Grenzfilmen
mit der Endkonzentration zu (Basisöl- Inhibitor ).
-
Dieser Versuch bestätigt also,
daß es
vorzuziehen ist, den Inhibitor Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
zur Emulsion SOLCLEAN und nicht in das Basisöl vor der Emulgierung hinzuzufügen (Zusammensetzung
C in Bezug auf A). So kann der Inhibitor stark im Stahl adsorbiert
werden und seine Rolle optimal ausüben. Diese Spektren stehen
in perfekter Koherenz mit den Korrosionsversuchen.
-
Aus ihrer Prüfung geht hervor, daß die Leistungen
weniger gut sind, wenn man Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
in der Dicke des getrockneten öligen
Films findet, d.h. in den Abgängen
der Auslaugung. Das ist insbesondere der Fall der Zusammensetzung
E, die 3,75% Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) aufweist.
-
BEISPIEL 10
-
Vergleich des Adsorptionsvermögens oder
von Benzothiazolylthiosuccinsäure
(BTSS) mit anderen wasserlösliche
oder wasserlöslichen
Korrosionsinhibitoren.
-
Die Wirkung der mit Ethalonamin neutralisierten
Benzothiazolylthiosuccinsäure
(BTSS) – Konzentration
in wässriger
Lösung
und auf bloßem
Stahl aufgetragen, wird mit der der in dem Kapitel Material und
Methoden identifizierten Inhibitoren RC 305, PX 2881 und SER D FA
379 verglichen. Diese Wirkung wird nach dem vorher beschriebenen
Protokoll durch elektrochemische Impedanzmessungen abgeschätzt. Die
verschiedenen Inhibitoren werden zwischen 0,5 und 20 g/l getestet
und die erhaltenen Transferwiderstände (« Korrosionswiderstand ») werden
auf den Graphiken der 5 und 6 dargestellt. Es wird deutlich,
daß nur
der Inhibitor Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) zusammen mit dem
der auf 2,5 g/l zentriert ist, eine optimale Adsorptionsspitze auf
der Oberfläche
des bloßen
Stahls aufweist . Was die anderen getesteten Inhibitoren angeht,
so zeigen sie eine zunehmende Wirksamkeit , die jedoch unterhalb
der von Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS) liegt (30 000 Ωcm2 bei 2,5g/l). Was den Inhibitor SER AD FA
379 angeht, so ist der Gehalt an Benzothiazolylthiosuccinsäure (BTSS)
in diesem Inhibitor zu schwach, um auf dem Gebiet der in Anbetracht
gezogenen Inhibitorkonzentration erfindungsgemäße Ergebnisse zu erhalten.
-
Dieses Verhalten der in Wasser gelösten Inhibitoren
kann auf in einer öligen
Phase enthaltene erfindungsgemäße Lösungen extrapoliert
werden .