EP0224580B1 - Verwendung von 3-amino-5-(w-hydroxyalkyl)-1,2,4-triazolen als korrosionsinhibitoren für buntmetalle in wässrigen systemen - Google Patents
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Classifications
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- C23F11/00—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
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Definitions
- the invention relates to new corrosion inhibitors for non-ferrous metals in aqueous systems.
- Non-ferrous metals for example copper or zinc, or alloys containing them, such as. B. brass or bronze, are preferred because of their relatively high corrosion resistance as materials in the construction of water-carrying systems such as steam generating systems, heating systems, cooling water circuits or other technical systems. These materials are particularly important as condenser tube materials in steam power plants. Despite the relatively good resistance to corrosion, however, it is unavoidable that in the normal state analytically detectable amounts of the high-quality materials, in particular copper, are released into the water flowing through. Traces of copper in particular are deposited on downstream cooling water pipes made of steel or other less noble metals or metal alloys, where they lead to sometimes devastating pitting corrosion.
- DE-OS 29 34 61 discloses the use of 3-amino-5-alkyl-1,2,4-triazoles for corrosion inhibition on non-ferrous metals in aqueous process water systems. Although these compounds have better application properties than the aforementioned corrosion inhibitors and are also relatively easily accessible. However, their impact falls short of the requirements.
- the invention relates to the use of 3-amino-5- (w-hydroxyalkyl) -1,2,4-triazoles of the general formula 1 in which n is an integer in the range from 1 to 12, or their salts of inorganic or organic acids as corrosion inhibitors for non-ferrous metals in aqueous systems.
- the substituent in the 5-position of the triazole ring is therefore preferably 7-hydroxyheptyl, 8-hydroxyoctyl, 9-hydroxynonyl, 10-hydroxydecyl, 11-hydroxyundecyl or 12-hydroxydodecyl.
- the 3-amino-5- (w-hydroxyalkyl) -1,2,4-triazoles used according to the invention are prepared by methods known per se.
- the triazole derivatives can be prepared by reacting a, W -hydroxycarboxylic acids with aminoguanidine or aminoguanidine hydrogen carbonate.
- w-hydroxycarboxylic acids which have a number of C atoms in the range from 4 to 6, the corresponding lactones can also be used for such a reaction.
- the implementation follows, for example, the following reaction scheme:
- salts of compounds of the general formula (I) can also be used for use in anticorrosive agents.
- Salts of both inorganic and organic acids are suitable.
- Preferred salts of inorganic acids are the chlorides, sulfates or phosphates of the compounds of the general formula (I)
- salts of organic acids are the acetates, citrates or glycolates (salts of glycolic acid) of the 1,2,4-triazole derivatives of the general Formula (I) are preferred.
- the compounds mentioned can be used individually or in mixtures with one another in any ratio for use in anti-corrosion agents.
- the compounds of the formula (I) or their salts are dissolved directly in aqueous systems by methods known per se or are added to the respective aqueous systems in the form of aqueous concentrates.
- the amount of the compounds mentioned, which are added to the aqueous systems are in the range from 0.05 to 10 g-m -3 .
- a preferred range is from 0.1 to 5 g-m- 3 .
- the compounds of general formula (I) or their salts of inorganic or organic acids can be used in industrial water, cooling water, lubricants and in cleaners for household and industrial purposes.
- the pH of such aqueous systems is usually in the range from 6 to 10.
- the corrosion protection properties were determined by determining the mass removal in accordance with DIN 50905 / 1-4.
- test water used as a corrosive medium was produced in accordance with DIN 51360/2 and buffered with ammonia / ammonium chloride to a pH of 9.0.
- a stands for the weight loss of the test sample and b for the weight loss of the blank sample.
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Description
- Gegenstand der Erfindung sind neue Korrosionsinhibitoren für Buntmetalle in wässrigen Systemen.
- Buntmetalle, beispielsweise Kupfer oder Zink, oder sie enthaltende Legierungen, wie z. B. Messing oder Bronze, werden aufgrund ihrer relativ hohen Korrosionsbeständigkeit bevorzugt als Werkstoffe bei der Konstruktion von wasserführenden Anlagen wie Dampferzeugungsanlagen, Heizsystemen, Kühlwasserkreisläufen oder sonstigen technischen Anlagen verwendet. Besondere Bedeutung haben diese Werkstoffe als Kondensatorrohr-Werkstoff in Dampfkraftwerken. Trotz der relativ guten Beständigkeit gegen Korrosion ist es jedoch nicht zu vermeiden, daß im Normalzustand analytisch faßbare Mengen der hochwertigen Werkstoffe, insbesondere von Kupfer, in das durchlaufende Wasser abgegeben werden. Insbesondere Kupferspuren lagern sich auf nachgeschalteten Kühlwasserleitungen aus Stahl oder anderen unedleren Metallen oder Metallegiemngen ab und führen dort zu zum Teil verheerenden Lochfraß-Korrosionen.
- Aus diesem Grunde ist eine zusätzliche Behandlung des mit den Buntmetallen in Berührung kommenden Wassers zur Verringerung dieser Metallabgabe technisch wichtig. Es gibt in der Praxis nur sehr wenige Inhibitoren, die hierfür geeignet sind. Es handelt sich dabei im wesentlichen um Mercaptobenzthiazol, Benzotriazol und Tolyltriazol sowie Benzimidazol. Diese Verbindungen zeigen relativ gute Wirksamkeit als Kupferinhibitoren, haben jedoch zahlreiche Nachteile. So sind sie chemisch relativ schwer zugänglich und können dadurch aus wirtschaftlichen Gründen nur beschränkte Anwendung finden. Ein weiterer Nachteil der genannten Verbindungen ist deren sehr schlechte Löslichkeit bei sauren pH-Werten, so daß eine praxisgerechte Konfektionierung dieser Produkte, insbesondere in Konzentratform, große Schwierigkeiten bereitet. Diese Konzentrate sind zudem meist über längere Zeit nicht ausreichend lagerstabil. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die genannten Verbindungen und ihre Derivate teilweise eine hohe Toxizität aufweisen und deswegen für bestimmte Anwendungsbereiche nicht zugelassen sind.
- In der DE-OS 29 34 61 wird die Verwendung von 3-Amino-5-alkyl-1,2,4-triazolen zur Korrosionsinhibierung auf Buntmetallen in wässrigen Brauchwassersystemen offenbart. Diese Verbindungen weisen zwar bessere anwendungstechnische Eigenschaften auf als die vorgenannten Korrosionsinhibitoren und sind zudem auch relativ einfach zugänglich. Ihre Wirkung bleibt jedoch hinter den Anforderungen zurück.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, chemisch einfach zugängliche Korrosionsinhibitoren für Buntmetalle zur Verfügung zu stellen, die nicht nur gute anwendungstechnische Eigenschaften aufweisen, sondern auch in schon geringen Konzentrationen in wässrigen Lösungen hohe Korrosionsschutzwirkung zeigen und sich außerdem gut in Konzentratform konfektionieren und über längere Zeit ohne Wirkungsverlust lagern lassen.
- Überraschend wurde nun gefunden, daß am 5-Alkylrest Hydroxy-substituierte 3-Amino-1,2,4-triazole und deren Salze zu hoher Korrosionsschutzwirkung an Buntmetallen in wässrigen Systemen führen und dabei auch sonst ausgezeichnete anwendungstechnische Eigenschaften besitzen.
-
- Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind als solche bekannt. Für die Verwendung gemäß der Erfindung sind alle 3-Amino-5-(w-hydroxyalkyl)-1,2,4-triazole geeignet, deren Alkylrest in der 5-Stellung des Triazolrings geradkettig ist und eine Zahl von C-Atomen im Bereich von 1 bis 12 aufweist. Insbesondere sind solche Verbindungen der allgemeinen Formel (I) geeignet, in denen der Alkylrest in der 5-Stellung des Triazolrings 7 bis 12 C-Atomen aufweist. Der Substituent in der 5-Stellung des Triazolrings ist also erfindungsgemäß bevorzugt 7-Hydroxyheptyl, 8-Hydroxyoctyl, 9-Hydroxynonyl, 10-Hydroxydecyl, 11-Hydroxyundecyl oder 12-Hydroxydodecyl.
- Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten 3-Amino-5-(w-hydroxyalkyl)-1,2,4-triazole erfolgt nach an sich bekannten Methoden. Beispielsweise können die Triazolderivate dadurch hergestellt werden, daß man a,W-Hydroxycarbonsäuren mit Aminoguanidin bzw. Aminoguanidin-Hydrogencarbonat umsetzt. Im Falle der eL,w-Hydroxycarbonsäuren, die eine Zahl von C-Atomen im Bereich von 4 bis 6 aufweisen, können auch für eine derartige Umsetzung die entsprechenden Lactone herangezogen werden. Die Umsetzung erfolgt beispielsweise nach folgendem Reaktionsschema :
- Gemäß der Erfindung können für die Verwendung in Korrosionsschutzmitteln auch Salze von Verbindungen der allgemeinen Formel (I) verwendet werden. Dabei sind Salze sowohl anorganischer als auch organischer Säuren geeignet. Bevorzugt werden als Salze anorganischer Säuren die Chloride, Sulfate oder Phosphate der Verbindungen der allgemeinen Formel (I), während als Salze organischer Säuren die Acetate, Citrate bzw. Glycolate (Salze der Glycolsäure) der 1,2,4-Triazol-Derivate der allgemeinen Formel (I) bevorzugt werden.
- Die genannten Verbindungen können für die Verwendung in Korrosionsschutzmitteln einzeln oder in Mischungen miteinander in beliebigem Verhältnis verwendet werden. Dazu werden die Verbindungen der Formel (I) oder deren Salze nach an sich bekannten Methoden in wässrigen Systemen unmittelbar gelöst oder in Form wässriger Konzentrate den jeweiligen wässrigen Systemen zugemischt. Die Menge der genannten Verbindungen, die den wässrigen Systemen zugegeben werden, liegen im Bereich von 0,05 bis 10 g - m-3. Ein bevorzugter Bereich ist der von 0,1 bis 5 g - m-3.
- Erfindungsgemäß lassen sich die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) oder ihre Salze anorganischer oder organischer Säuren in Brauchwässern, Kühlwässern, Schmiermitteln sowie in Reinigern für Haushalts- und Industriezwecke verwenden. Der pH-Wert derartiger wässriger Systeme liegt dabei meist im Bereich von 6 bis 10.
- Der Gegenstand der Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.
- Die Bestimmung der Korrosionsschutz-Eigenschaften erfolgte durch Ermittlung des Massenabtrags nach DIN 50905/1-4.
- Je drei sorgfältig vorbehandelte und gewogene Metallstreifen der Größe 80 x 15 x 1 mm wurden in ein 1-1-Gefäß, das 800 ml Testwasser, 50 ml Pufferlösung sowie eine definierte Menge an Verbindungen der allgemeinen Formel (I) enthielt, gehängt und 24 h bei Raumtemperatur darin belassen. Die Lösung wurde mit einer Geschwindigkeit von 80 U · min-1 gerührt.
- Das als korrosives Medium benutzte Versuchswasser wurde nach DIN 51360/2 hergestellt und mit Ammoniak/Ammoniumchlorid auf einen pH-Wert von 9,0 gepuffert.
- Nach Ablauf der Versuchszeit wurden die Metallstreifen getrocknet und gewogen. Aus dem Gewichtsverlust wurde der Korrosionsschutzwert S, bezogen auf eine Blindprobe, nach folgender Gleichung berechnet :
- S = 100 (1 - a/b)
- In dieser Gleichung steht a für den Gewichtsverlust der Testprobe und b für den Gewichtsverlust der Blindprobe.
-
- Werkstoff: Zink (99,5 %ig)
-
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