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Verhinderung der Korrosion durch Behandlung in der Gasphase Diese
Erfindung bezieht sich auf die Korrosionsverhinderung. Insbesondere betrifft die
Erfindung neue, in der Gasphase wirkende Korrosionsschutzmittel, insbesondere Zubereitungen,
die solche Schutzstotfe enthalten, und auch Verfahrensmaßnahmen und ihre Auswertung.
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,Ein in der Dampfphase wirkendes Korrosionsschutzmittel ist ein ],ei
Raumtemperatur vorzugsweise fester Stoff, dessen Gase die Korrosion, insbesondere
die ox%,dative Korrosion von Metallen verhindern, insbesondere von solchen Metallen,
die normalerweise durch die Anwesenheit von Wasserlampf in der Luft korrodiert oder
oxydiert werden. Die Probleme, die eine atmosphärische Korrosion von Metallen, insbesondere
eisenhaltigen -.Metallen durch eine Atmosphäre, die Wasserdampf und Sauerstoff enthält,
zum Beispiel nasse oder feuchte Luft, betreffen, sind den Herstellern, Händlern
und Verbrauchern solcher Metalle wohl bekannt. Vor Auftiiidung der in der Dampfphase
wirkenden Korrosionsschutzmittel waren die einzigen Verfahren zur Bekämpfung solcher
Korrosion entweder das Trennen der Metalle von der korrodierenden Atmosphäre mit
oder durch ein >'7berzugsmittel, z. B. Farbe, C51 oder Fett, oder durch Entfernen
von einem oder mehreren der korrodierenden
Stoffe aus der Atmosphäre,
z. B. durch Anwendung eines entwässernden Mittels, das die Luft trocknet. Diese
Verfahren sind im allgemeinen entweder zu zeitraubend oder zu unwirksam, um vollständig
zu befriedigen.
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Unter bestimmten Umständen erreicht jedoch, wie unten ausführlicher
beschrieben wird, die An= Wendung von in der Gasphase wirkenden Korrosionsschutzmitteln
eine einfache, wirksäme und sehr befriedigende Lösung der Korrosionsprobleme.
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Es ist daher ein Ziel der Erfindung, neue und wirksame, in der Gasphase
wirkende Korrosionsschutzmittel und diese enthaltende Zubereitungen zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung bestrebt neue Anwendungsverfahren zu schaffen, und
Kombinationen, die solche Schutzmittel und Zubereitungen einschließen. Zusätzliche
Ziele werden durch die nachfolgende Beschreibung ersichtlich.
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Es wurde nun gefunden, daß die Salze von Borsäuren in der Gasphase
wirksame Korrosionsschutzmittel darstellen.
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Die Salze können organische oder anorganische Salze sein, doch werden
aus technischen Überlegungen heraus die anorganischen Salze im allgemeinen weitgehend
bevorzugt. Beispiele solcher befriedigender Salze für die Verwendung nach der Erfindung
sind Metallborate, wie von Alkali-,metallen, z. B. Natrium- oder Kalium, von Erdalkalimetallen,
z. B. Calcium oder Barium, ferner Ammoniak od. dgl. Im allgemeinen werden die Alkalisalzmetalle
vorgezogen. Jedoch können auch andere Metallborate wie solche von Kupfer, Aluminium
oder Eisen verwendet werden. Geeignete organische Salze sind die Borate von organischen
Basen, insbesondere von stickstoffhaltigen Basen, wie Amine, sowohl Kohlenwasserstoffamine,
z. B'. Cyclohexylamin, Dicyclohexylamin oder Diisopropylamin, als auch heterocyclische
Amine, wie Morpholin oder Piperazin.
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Die Salze von Tetraborsäure, H2BA, werden gegenüber anderen und weniger
gebräuchlichen Borgten, wie solchen von Ortho- und Metaborsäuren, bevorzugt. Aber
jedes von diesen kann, falls gewünscht, verwendet und in einigen Fällen bevorzugt
werden. Ebenso können Polyborate, wie Salze der Säuren (B203)"(H20)," verwendet
werden.
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Beispiele von geeigneten Salzen sind Kaliumtetraborat, Calciummetaborat,
Natriumorthoborat, Dicyclohexylammoniumborat, Morpholinborat. Die obigen Begriffe
sollen auch die entsprechenden Verbindungen umfassen, die wechselnde Mengen von
Kristallwasser enthalten, so z. B. umfaßt der Begriff Natriumtetraborat auch das
Hydrat Na, B407 io H20, gewöhnlich genannt Borax. Die Metalle, die durch die Schutzstoffe
nach der Erfindung geschützt werden, sind diejenigen Metalle, die normalerweise
durch Wasserdampf in Luft korrodiert werden, und insbesondere eisenhaltige Metalle,
wie Armco-Eisen, reine Kohlenstoffstähle mit hohem, niedrigem oder mittlerem Kohlenstoffgehalt,
Gußeisen und Legierungsstähle, z. B. ferritische und austenitische Stähle. Verschiedene
Anwendungsarten sind bei der Verwendung der vorliegenden Salze als in der Dampfphase
wirksame Korrosionsschutzmittel wirkungsvoll. Innerhalb von Umhüllungsmitteln oder
Behältern wird die Korrosion von Metallen durch Feuchtigkeit und Luft (entsprechend
einer Phase dieser Erfindung) durch die Anwesenheit von sehr kleinen Mengen der
obigen Klasse von festen Verbindungen verhindert.
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So kann ein Metallgegenstand in einem Behälter zusammen mit den Schutzstoffen
angeordnet sein, die in Form von Kristallen oder als Pulver vorliegen können; oder
es kann in den abgeschlossenen Raum oder Behälter ein festes Material eingebracht
werden, vorzugsweise ein Absorptionsmittel oder ein Faserstoffmaterial, das mit
den Salzen nach der Erfindung überzogen oder imprägniert ist.
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Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß der feste Schutzstoff
nicht in Berührung mit dem schwitzenden Metall angeordnet sein muß. Da die Dämpfe
des Schutzstoffes die wirksamen, die Korrosion verhindernden Mittel sind, wird ein
vollständiger und gleichmäßiger Schutz erreicht, wenn die Metallfläche lediglich
der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt ist, die diese Korrosionsschutzmittel enthält.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die in der Dampfphase
wirkenden Schutzstoffe auf ein festes Packpapier oder Umhüllungspapier, wie Papier,
Pappe oder verschiedene Textilmaterialien, Metallfolien, plastische Filme oder Blätter,
die zum Verpacken von Metallgegenständen verwendet werden können, aufgetragen, oder
diese werden damit imprägniert. Schichten der obigen Stoffe, die nur teilweise imprägniert
sind oder die obigen Schutzstoffe anderweitig enthalten, sind ebenfalls schutzbringend.
Bei der letztgenannten Verpackungsart wird das Metall vorzugsweise so eingehüllt,
daß die den Schutzstoff enthaltende Seite des Umhüllungsmaterials dem Metall zugewendet
ist. Die Salze können in den Verpackungsstoffen in verschiedener Weise, zum Beispiel
durch Lösen des Schutzstoffes in einem verhältnismäßig flüssigen Lösungsmittel,
wie Aceton, Alkohol oder Wasser, durch Tränken oder Eintauchen des Umhüllungsmaterials
in die entstehende Lösung und durch Verdampfen des Lösungsmittels imprägniert werden.
Als Alternative können die Salze in dem Trägerstoff durch nacheinanderfolgende Behandlungen
mit Lösungen von Reaktionsteilnehmern für die Bildung der Salze auf dem Träger imprägniert
werden. Die Schutzstoffe können auch auf die verschiedenen Materialien z. B. mit
Hilfe einer Suspension in einem Stärkekleister od. dgl. aufgetragen werden.
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Bei Durchführung der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines
Einschlagpapieres oder ähnlichen Materials, das den in der Dampfphase wirkenden
Korrosionsschutzstoff enthält, ist das Papier oft mindestens teilweise in Berührung
mit der zu schützenden Metallfläche. Aus diesem Grunde ist es wichtig, daß das Papier
vorzugsweise frei von fremden Stoffen ist, die das Metall bei Berührung zerstören
oder korrodieren. Von
Materialien, die die Metalle, besonders eisenhaltige
Metalle, zerstören oder korrodieren, sind Verbindungen, die ein Anion einer starken
Säure enthalten, besonders schädlich. So sollte z. B. die Anwesenheit von Chloriden,
Sulfaten, Nitraten oder Chloraten vermieden werden. Im allgemeinen werden Anionen
einer Säure mit einer Dissoziationskonstante größer als etwa tob oder sogar to=
schädlich sein, wenn sie in Berührung mit dem 'Metall stehen. Infolgedessen werden
Materialien, die frei von solchen Anionen sind, für die Verwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung stark bevorzugt.
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Nachdem die Behälter mit den Schutzstoffen in einer der obigen oder
in einer äquivalenten Form ausgerüstet sind, können dann die Behälter verschlossen
oder versiegelt werden. Der entstellende Behälter oder die Verpackung braucht nicht
vollständig luftdicht zu sein, sondern muß nur so weit geschlossen sein, (Maß eine
die Korrosion verhindernde Konzentration der Dämpfe zurückgehalten oder in der Verpackung
aufrecht erhalten wird.
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Ein besonders vorteilhaftes Merkmal der in der Dampfl)hase wirkenden
Korrosiolisschutzstoffe stammt aus der Tatsache, daß die Schutzstoffe in außerordentlich
niedrigen Konzentrationen in der Dampfphase wirksam sind und sie unter gewöhnlichen
atmosphärischen Temperatur- und Druckbedingungen verhältnismäßig stabile Feststoffe
mit sehr geringer Flüchtigkeit sind. So wirkt der kondensierte Schutzstoff als Vorrat,
um die Schutzstoffdämpfe, die aus der Umhüllung entweichen, aufgebraucht werden
oder anderweitig aus der gegen die Korrosion schützenden Atmosphäre entfernt werden.
zu ersetzen.
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Aus dem Obren ist es verständlich. daß die Dauer, aber nicht das Ausmaß
des Schutzes gegen Korrosion abhängig ist von den Mengen der gemäß der Erfindung
aiige\,#-eiideteii festen Salze, mit dem natürlichen Vorbehalt, daß die ursprüngliche
Zufuhr hinreichend :ein muß, um eilte gegen Korrosion schützende Konzentration zu
erreichen. Schon kleine 'Mengen Schutzstoff sind gewöhnlich für die zuletzt genannte
Forderung ausreichend. Infolgedessen hängt die in einer besonderen Anwendungsart
anzuwendende Menge von solchen Faktoren, wie der Zeitdauer. für die ein Schutz erforderlich
ist, und der Geschwindigkeit, mit welcher der Schatzstoff entweichen kann, ab, und
schwankt daher mit den einzelnen Anwendungen. 1m allgemeinen werden befriedigende
Ergebnisse erzielt, wenn der Schutzstoff in einer Menge zwischen etwa
0.00035 bis 0,53 9-/m3 (für mittlere Bedingungen 0,03.3 bis o,14 g/m3)
des umschlossenen Dampfraumes zugegen ist. Bei Umhüllungen oder Verpackungsmaterialien
sind zwischen etwa 0,0107 bis 5,4 g/dm2 Papier (faserhaltig oder anderes
Material) im allgemeinen befriedigend. Es ist jedoch klar. daß extreme Bedingungen
größere oder kleinere Mengen als oben angegeben, erfordern.
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Obgleich es für (las vollständige Verstellen und die erfolgreiche
Anwendung der Erfindung nicht erforderlich ist, wird das folgende Beispiel angegeben,
um die überraschenden Ergebnisse zu zeigen, die durch Anwendung vorliegenden, in
der Dampfphase wirkenden Korrosionsschutzstoffes erreicht werden können. Es sei
betont, daß dieses Beispiel nur erläuternd ist und die Erfindung hierdurch in keiner
`'eise begrenzt werden soll.
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Reine Luft wurde bei gesteuerter Geschwindigkeit von i2occm je -'"linute
durch eine iprozentige Kochsalzlösung geleitet und dann nacheinander durch vier
Glasrohre, jedes i5,24 cm lang und ,mit 31 mm innerem Durchmesser, geleitet. Die
ersten beiden Rohre dienten als Tropfenfänger für mitgerissenes Wasser. Das dritte
Rohr war mit einem Papier ausgekleidet, das mit Borax. mit einer Konzentration von
angenähert o,543dm= Papier imprägniert war. Das vierte Rohr enthielt ein poliertes
Muster von S.A.E. 1045 Stahl, der in Bakelite gelagert war, so daß nur eine ebene
Oberfläche dein feuchten Luftstrom ausgesetzt war. Die Anordnung wurde in einem
Ofen auf 65' ± 2,5' gehalten, und die Luft war angenähert auf der gleichen
Temperatur. In drei Versuchen, jeder von -44 Stunden Dauer, wurden nur etwa 417c
der ausgesetzten Oberfläche des 'Metalls mit einem leichten Rost bedeckt. In drei
parallelen Kontrollversuchen, bei welchen nur unbehandeltes Papier in dem dritten
Rohr untergebracht war, wurden im Mittel etwa 3617r, der ausgesetzten Oberfläche
der Metallmuster mit mäßigem bis starkem Rost be-(leckt.