PL7874B1 - Sposób zabezpieczania ód rdzy wyrobów zelaznych lub zawierajacych zelazo. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu zabezpieczania od rdzy zelaza i polega na pokrywaniu wyrobów zelaznych lub zawie¬ rajacych zelazo powloka fosforanów nie¬ rozpuszczalnych. Zelazo i niektóre inne me¬ tale tworza szereg fosforanów, z których jedne sa rozpuszczalne, a drugie nierozpu¬ szczalne. Zelazo potraktowane odpowied¬ nio mozna pokryc powloka fosforanów nie¬ rozpuszczalnych.Wynalazek niniejszy podaje sposób o- trzymywania materjalu potrzebnego do u- tworzenia roztworu zabezpieczajacego ze¬ lazo od rdzy. Wynalazek obejmuje materjal zabezpieczajacy od rdzy, spo¬ sób otrzymywania tego materjalu oraz sposób stosowania rzeczonego mate¬ rjalu do zabezpieczania zelaza od rdzy.Znaleziono mianowicie taki sposób po¬ laczenia ze soba chemikalji, zabezpie¬ czajacych od rdzy, iz mozna je z latwo¬ scia przewozic i przechowywac az do chwi¬ li zuzytkowywania, przyczem stosowanie ich do zabezpieczania od rdzy wykonywa sie z latwoscia i skutecznie bez uciekania sie do pomocy pracowników wykwalifiko¬ wanych.Fosfor tworzy z zelazem rozmaite fo¬ sforany w zaleznosci od poszczególnych warunków. Fosforany te tworza szereg roz¬ poczynajacy sie od wysoko kwasnych fo¬ sforanów i konczacy sie na fosforanach za¬ sadowych, przyczem fosforany zmieniaja sie w zaleznosci od postaci kwasu fosforo¬ wego, który moze byc kwasem metafosforo- wym, kwasem ortofosforowym lub pirofo-sforowymV Fosforany nierozpuszczalne tworza sie na powierzchni zelaza, zanurzo¬ nego w roztwór, zawierajacy kwas fosfo¬ rowy, dopiero wówczas, gdy w kapieli nie¬ ma szeregu fosforanów. Przekonano sie na podstawie badan, ze zasadniczemi sklad¬ nikami kapieli zabezpieczajacej od rdzy sa: dwuwodorowy ortofosforan zelaza, troche wolnego kwasu ortofosforowego i troche jednowodorowego fosforanu zelaza. Jezeli w dzialajacej kapieli na powierzchni zelaza znajduje sie fosforan dwuwodorowy i wol¬ ny kwas, to wówczas czesc zelaza jest zaatakowana i tworzy sie nieco fosforanu jednowodorowego, który jest bardzo malo rozpuszczalny w zwyklej kapieli zabezpie¬ czajacej od rdzy. Osadzanie sie powloki zabezpieczajaczej na zelazie, którego przy¬ najmniej pewna czesc styka sie z kapiela, rozpoczyna sie dopiero wówczas gdy kapiel ta jest nasycona fosforanem jednowodoro- wym, którego maly ulamek procentu wy¬ starczy do nasycenia kapieli zwyklej, Po rozpuszczeniu fosforanu dwuwodorowego w wodzie, wskutek dysocjacji hydrolitycz- nej lub hydrolizy, wytwarza sie troche wol¬ nego kwasu oraz fosforan jednowodorowy w ilosci wystarczajacej do nasycenia roz¬ tworu- Wobec powyzszego przy rozwaza¬ niu materjalów potrzebnych do utworzenia kapieli zabezpieczajacej od rdzy mozna po¬ minac fosforan jednowodorowy, Metafosfo- rany i pirofosforany metali zabezpiecza¬ jacych od rdzy oraz ortofosforany zelazowe sa zasadniczo nierozpuszczalne w roztwo¬ rach zabezpieczajacych od rdzy.Ten ostatni wprowadzono wprawdzie do kapieli zabezpieczajacej od rdzy, lecz nie wykazal on dzialania zabezpieczajace¬ go od rdzy za wyjatkiem jedynie tego, iz nastepowalo wówczas pewne przegrupowa¬ nie atomów, wywolujace uwolnienie w roz¬ tworze kwasu fosforowego, który dziala tak, jak gdyby byl wprowadzony bezpo¬ srednio do kapieli, jak to podaje sposób o- pisany przez Coslett'a.Dwuwodorowy ortofosforan zelaza roz¬ puszcza sie w wodzie w ilosci dostatecznej do wytworzenia kapieli zabezpieczajacej od rdzy i nadaje sie doskonale do omawia¬ nych celów, Pierwszem zadaniem wynalazku niniej¬ szego jest otrzymanie mozliwie jak naj¬ czystszego dwuwodorowego ortofosforanu zelaza lub podobnego fosforanu innych me¬ tali. Podaje sie wiec ponizej poczatko¬ wo opis otrzymywania fosforanu zelaza. W tym celu do mocnego roztworu kwasu orto¬ fosforowego wklada sie opilki zelazne lub male kawalki zelaza metalicznego.Stopien stezenia kwasu moze byc róz¬ ny w zaleznosci od rozmaitych warunków, nalezy jednak zaznaczyc, ze z przyczyn podanych na wstepie, stezenie to powinno wynosic od 60% do 75%. Najlepiej jest wówczas ogrzac kwas do 100°C albo utrzy¬ mac roztwór kwasu w temperaturze beda¬ cej pomiedzy rzeczona temperatura i punk¬ tem wrzenia, który dla roztworu 65% wy¬ nosi okolo 115°C. Opilki wprowadza sie powoli, aby uniknac zbytniego pienienia sie roztworu, który nalezy potem mieszac, az do calkowitego rozpuszczenia sie opi¬ lek. Czas potrzebny do rozpuszczenia ze¬ laza zalezy od mocy roztworu, rodzaju ze¬ laza, temperatury i wielkosci naczynia.Przy stezeniu i temperaturze okreslonych powyzej, w roztworze mozna rozpuscic do¬ stateczna ilosc zelaza w przeciagu jednei godziny w wypadku, gdy naczynie jest ta¬ kiej wielkosci, iz roztwór moze sie pienic do objetosci 5 razy wiekszej od swej ob¬ jetosci poczatkowej.Jezeli w naczyniu niema tyle miejsca na pienienie sie roztworu, to na rozpuszcze¬ nie zelaza trzeba wiecej czasu.Podczas rozpuszczania sie zelaza w kwasie wydziela sie wodór i jednoczesnie uchodzi pewna ilosc pary wodnej. Rzeczo¬ ny wodór i para wodna nie pozwalaja na dluzsze stykanie sie roztworu z powie¬ trzem, co mozna osiagnac w stopniu jeszcze — 2 —doskonalszym, zamykajac naczynie pokry¬ wa zaopatrzona jedynie w niezbedny wy¬ lot dla wywiazanego wodoru i pary wod¬ nej; wówczas powierzchnia roztworu po¬ kryta jest wodorem i para wodna, które nie dopuszczaja powietrza. Roztwór nie powinien sie stykac swobodnie z powie¬ trzem z tego powodu, iz dwuwodorowy fo¬ sforan zelaza sklonny jest do utleniania sie, co nadaje mu postac mniej rozpuszczalna.Ilosc zelaza, która mozna rozpuscic w da¬ nej ilosci roztworu zmienia sie w szerokich granicach zaleznie od okolicznosci, acz¬ kolwiek przekonano sie, ze proporcja wy¬ razajaca sie jedna czescia wagowa zelaza na 10 czesci wagowych 65%-wego roztwo¬ ru kwasu fosforowego daje dobre wyniki.Roztwór otrzymany w sposób powyz¬ szy filtruje sie nastepnie, co mozna wyko¬ nac dowolnie. Filtrowanie ma na celu usu¬ niecie z roztworu wszelkich zanieczyszczen nierozpuszczalnych, jak np. wegla, który dostaje sie wraz z zelazem, oraz wszelkich pozostalych czesci nierozpuszczonego ze¬ laza. Obecnosc zelaza w materj ale zabez¬ pieczajacym od rdzy zmniejsza bowiem znacznie skutecznosc tego materjalu ponie¬ waz kapiel zabezpieczajaca od rdzy dziala na to zelazo i traci na niem swa moc tak, j ak gdyby juz dzialala na wyrób podlegajacy zabezpieczeniu od rdzy, czyli ze pewna o- kreslona ilosc materj alu zabezpieczajace¬ go wykonac moze znacznie mniej pracy za¬ bezpieczania od rdzy, jezeli do rzeczonego materj alu wprowadzono zelazo metaliczne.Po przefiltrowaniu roztworu umieszcza sie go w zbiorniku krystalizacyjnym, przez który przebiega wezownica, sluzaca do przepuszczania pary wodnej lub chlodnej wody. Fosforan zelaza rozpuszcza sie la¬ twiej w 50%-ym roztworze kwasu fosforo¬ wego, anizeli w roztworze tegoz kwasu o wyzszem stezeniu. Krystalizacja ma na ce¬ lu wykrystalizowanie z roztworu mozliwie jak najwiecej dwuwodorowego fosforanu zelaza, wobec czego dobrze jest miec w zbiorniku krystalizacyjnym bardzo mocny roztwór. Jezeli roztwór otrzymany z fil¬ tru jest slabszy niz nalezy, te mozna zen wydzielic wode, przepuszczajac pare wod¬ na przez wezownice i ogrzewajac przez to roztwór az do chwili doprowadzenia go do zadanego stezenia. Najlepiej jest jednak przeprowadzac proces tak, aby roztwór w chwili dojscia do zbiornika krystalizacyjne- go posiadal w przyblizeniu potrzebny sto¬ pien stezenia. Celem stracania krysztalów z roztworu w zbiorniku krystalizacyjriyfri, przepuszcza sie przez wezownice jego chlodna wode.Krystalizacje nalezy przeprowadzac dosc powoli, poniewaz otrzymuje sie wów¬ czas wieksze krysztaly, co jest dogodniej¬ sze z przyczyn podanych nastepnie. Otrzy¬ mane krysztaly umieszcza sie w suszarce wirówkowej i osusza je dokladnie odpro¬ wadzajac ciecz pozostala zpowrotem do zbiornika rozpuszczajacego. Po wyjeciu krysztalów z wirówki, nalezy je jeszcze szybko wysuszyc wystawiajac mozliwie jak najmniej na wplywy utleniajace, a to dla¬ tego, iz krysztaly wilgotne utleniaja sie w obecnosci powietrza do tego stopnia, iz sta¬ ja sie w znacznej czesci nierozpuszczalne¬ mu Otrzymany produkt wykrystalizowany nie powinien wiec zawierac wody za wyjat¬ kiem wchodzacej do krysztalów, w postaci wody krystalizowanej. Krysztaly zachowu¬ ja swoja wode krystalizacyjna przy susze¬ niu ich w temperaturze nie wyzszej od 60° C. Krysztaly wysuszone w sposób powyz¬ szy nie pochlaniaja wilgoci z powietrza tak, \z po nalezytern osuszeniu sa wzglednie niezmienne pomimo zetkniecia sie z otacza¬ jaca atmosfera. Pomimo to jednak, jest zawsze pewne niebezpieczenstwo utlenia¬ nia sie krysztalów wskutek obecnosci wil¬ goci i powietrza i dlatego wlasnie lepiej jest miec wieksze krysztaly, poniewaz wówczas suma powierzchni krysztalów narazonych na utlenianie jest mniejsza anizeli w wy¬ padku krysztalów drobnych. W razie po- — 3 —trzeby krysztaly mozna ogrzewac podczas osuszania tak, aby usunac z nich wode kry- stalizacyjna. Materjal bezwodny jest lzej¬ szy od krysztalów zawierajacych wode krystalizacyjna o ciezar usunietej wody i przez pewien czas jest mniej podatny na utlenianie, ale jednoczesnie trzeba dodac, ze materjal bezwodny pochlania wode z powietrza, stajac sie przez to bardziej po¬ datnym na utlenianie oraz posiada inne jeszcze wady; jak okazuje sie wiec mate¬ rjal bezwodny ma pewne zalety, lecz ma¬ terjal krystaliczny zawierajacy wode kry¬ stalizacyjna i pozbawiony nadmiaru wilgo¬ ci jest naogól biorac lepszym do uzytku.Jak juz bylo powiedziane, najlepiej j^st uzyc kwas o stezeniu od 60% do 75% i wówczas, jezeli objetosc roztworu utrzy¬ mywana jest na jednym poziomie, az do chwili rozpoczecia sie krystalizacji, to o- trzymuje sie duza wydajnosc dobrych krysztalów. W wypadku uzycia kwasu 50%-go i utrzymywainia w stalej objetolci az do chwili rozpoczecia sie krystalizacji, otrzymuje sie mala wydajnosc malych krysztalów, a to czesciowo z tej przyczyny, iz dwuwodorowy fosforan zelaza jest o wiele wiecej rozpuszczalny w kwasie o ste¬ zeniu powyzszem, anizeli w kwasie moc¬ niejszym. W razie kwasu 85 % -wego trudno jest otrzymac dobra krystalizacje.Jezeli kwas uzyty nie daje roztworowi odpowiedniej mocy, to roztwór len mozna doprowadzic do potrzebnego stezenia w czasie samej krystalizacji, chociaz najlepiej jest stosowac kwas o takiej mocy, aby trze¬ ba bylo tylko troche albo wcale nie popra¬ wiac stezenia roztworu w celu otrzymania zen odpowiednich krysztalów. Dwuwodo¬ rowy fosforan manganu mozna otrzymac zasadniczo w taki sam sposób, jak podob¬ na sól zelaza. Najwazniejsze zmiany pole¬ gaja na tem, iz do otrzymania tego samego stopnia nasycenia roztworu trzeba nieco wiecej manganu anizeli zelaza, i ze niema potrzeby zabezpieczac od utlenienia fosfo¬ ranu manganowego. W pewnych wypad¬ kach pozadane jest jednoczesne uzycie so¬ li manganu i zelaza, a w tym wypadku fer- romangan czyli zelazo manganowe moze sluzyc w razie potrzeby jako dogodne zró¬ dlo potrzebnego manganu, przyczem za¬ równo zelazo jak i mangan zawarte w ze¬ lazie manganowem przemienia sie w fosfo¬ rany zapomoca tego samego sposobu. Dwu- wodorowe fosforany cynku mozna otrzy¬ mac w taki sam sposób, jak podobne sole manganu i zelaza z ta róznica jednak, ze do otrzymania tego samego stopnia nasy¬ cenia w roztworze trzeba znacznie wieksza ilosc cynku anizeli zelaza, przyczem nalezy strzec sie przegrzania podczas suszenia krysztalów, poniewaz stapiaja sie one w temperaturze ponizej 60°C. Dwuwodorowy ortofosforan zelaza dodany do wody wy¬ twarza dobry roztwór zabezpieczajacy od rdzewienia bez potrzeby dodawania jakich¬ kolwiek innych cial. Przy rozpoczynaniu pracy ze zbiornikiem zawierajacym roz¬ twór zabezpieczajacy od rdzy, najlepiej jest w wypadku uzycia jedynie soli powyz¬ szej, gotowac roztwór przez godzine przed wzieciem go do uzytku.Sole stosowac mozna w rozmaitych proporcjach. Dobry srodek zabezpieczaja¬ cy od rdzy otrzymano biorac 3,15 kg soli na 567 litrów wody lub biorac az 31,5 kg soli na te sama ilosc wody. W wypadku zelaza zupelnie czystego, otrzymuje sie do¬ bre wyniki biorac 6,75 kg soli do 567 1 wo¬ dy, przyczem przekonano sie, ze wiek¬ sza ilosc soli daje szybsze wyniki na zela¬ zie gorzej oczyszczonem, wobec czego za moc normalna przyjeto 15,75 kg soli na 567 litrów wody.Moc roztworu tworzacego kapiel zabez¬ pieczajaca od rdzy zmniejsza sie w miare pokrywania wyrobu fosforanami nierozpu¬ szczalnemu Wrzacy dwuwodorowy fosfo¬ ran zelaza w wodzie wytwarza, jak juz by¬ lo powiedziane, troche fosforanu jednowo- dorowego i troche wolnego kwasu. Przeko- — 4 —nano sie przytern, ze kwasowosc kapieli jest dobrym wskaznikiem "mocy roztworu do celów zabezpieczania od rdzy, co jest do¬ godnym sposobem, sluzacym do okreslania, ile soli trzeba dodac do roztworu w danym czasie, aby doprowadzic jego moc do wy¬ sokosci normalnej. Kwasowosc kapieli moz¬ na wyrazic punktami oznaczajacemi ilosc cm3 jedno dziesietnego normalnego roz¬ tworu alkalicznego potrzebnego do zobo¬ jetnienia 10 cm3 roztworu zabezpieczaja¬ cego od rdzy, stosujac fenolftaleine jako wskaznik. Znaleziono mianowicie, ze 0,45 kg soli na 567 litrów wody zwieksza w przybli¬ zeniu o jeden punkt kwasowosc roztworu próbowanego w sposób wymieniony wyzej.Jezeli do zbiornika wezmiemy 15,75 kg so¬ li i 567 litrów wody, to roztwór posiada kwasowosc równa okolo 35 punktom. Do roztworu mozna w kazdym czasie dodac dodatkowa ilosc soli, celem przywrócenia go do mocy normalnej. Jezeli chce sie za¬ bezpieczyc wyroby od rdzy bez przerwy przez caly dzien, to najdogodniej jest do¬ dawac do roztworu sól w nocy w ilosci wskazanej stopniem kwasowosci roztworu.Jezeli np. kapiel wykazuje po ukonczeniu dnia roboczego kwasowosc równa 28 punk¬ tom, to wówczas do 567 litrów roztworu na¬ lezy dodac 3,15 kg soli. Ogrzewanie zbior¬ nika przerywa sie na noc tak, aby kapiel nie wrzala, lecz byla tylko ciepla, przeko¬ nano sie bowiem, ze dodawanie potrzebnej ilosci soli w nocy i pozostawianie jej w cieplym lecz nie wrzacym roztworze przez kilka godzin jest najskuteczniejszym spo¬ sobem podnoszenia mocy roztworu. W ra¬ zie nieprzerwanej 24-godzinnej pracy do¬ pelnianie zbiornika mozna uskutecznic w kazdym czasie.Dwuwodorowy fosforan manganu i dwuwodorowy fosforan cynku, kazde od¬ dzielnie lub zmieszane w rozmaitych pro¬ porcjach ze soba lub z dwuwodorowym fosforanem zelaza, mozna stosowac zasad¬ niczo w ten sam sposób/jak opisano powy¬ zej w wypadku uzycia samej tylko soli ze¬ laza. Uzycie mieszaniny soli zelaza i man¬ ganu nie zmienia wyraznie ilosci soli po¬ trzebnych do wytwarzania kapieli o danej kwasowosci, ale za to w kapieli takiej moz¬ na zabezpieczyc od rdzewienia znacznie wieksza ilosc wyrobów, obnizajac przez to kwasowosc kapieli w stopniu jednakim, ani¬ zeli w wypadku uzycia samej tylko soli ze¬ laza, przyczem powloka jest nieco gladsza i bardziej odporna na rdzewienie.Ilosc metali, która mozna uzyc z wy¬ nikiem zadawalniajacym do zabezpieczenia od rdzy, ograniczona jest przez pewna ilosc czynników, a mianowicie powinny one tworzyc fosforany podobne pod wzgledem rodzaju i rozpuszczalnosci do fosforanów zelaza i nie moga znajdowac sie nizej od zelaza w szeregu elektro-napieciowym.Otóz metale uszeregowane pod wzgledem elektronapieciowym poczynajac od man¬ ganu do zelaza wlacznie odpowiadaja tym warunkom. Kadm nie moze byc uzyty w roli glównego skladnika materjalu zabez¬ pieczajacego od rdzy poniewaz jest zbyt drogi, ale ze pewna ilosc kadmu znajduje sie zazwyczaj w cynku handlowym, wiec troche kadmu moze znajdowac sie w so¬ lach bedacych w sprzedazy. Kwas fosforo¬ wy potrzebny do celów zabezpieczania od rdzy dostarczano dotychczas w butlach o- plecionych. Dzieki sposobowi niniejszemu, umozliwiajacemu otrzymywanie materjalu do powyzszego celu w postaci krysztalów lub proszku, a nie roztworu kwasowego o- siaga sie wiele korzysci, a mianowicie: ma- terjal zabezpieczajacy od rdzy moze byc przygotowany pod dozorem wykwalifiko¬ wanego robotnika, duza dogodnosc przy przewozeniu i przechowywaniu materjalu oraz latwosc, ekonomje, skutecznosc i bez¬ pieczenstwo w uzyciu. Materjal w postaci suchej mozna stosowac w proporcjach, zmieniajacych sie w szerokich granicach i bez specjalnych ostroznosci, a pomimo to materjal ten wydajniej zabezpiecza od —" 5 —rdzy przy danej ilosci uzytego kwasu i da¬ je lepsza powloke zabezpieczajaca anizeli w wypadku uzycia stosowanego dotychczas roztworu kwasowego, za wyjatkiem moze specjalnych wypadków oraz w razie bar¬ dzo wytrawnego i starannego stosowania roztworu. PL PL

Claims (15)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób zabezpieczania od rdzy wy¬ robów zelaznych lub zawierajacych zelazo, znamienny tern, ze zastosowano jako sro¬ dek zabezpieczajacy ziarnisty lub sproszko¬ wany, rozpuszczalny, wysokokwasowy fo¬ sforan metalu, znajdujacego sie w elektro- napieciowym szeregu metali pomiedzy manganem i zelazem wlacznie.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze rzeczonym fosforanem jest orto- fosforan dwuwodorowy.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamien¬ ny tem, ze srodek zabezpieczajacy zawiera fosforany zelaza i manganu.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, 2, 3, zna¬ mienny tem, ze srodek zabezpieczajacy za¬ wiera fosforan zelaza.

5. Sposób wedlug zastrz. 1—4, znamien¬ ny tem, ze stosuje sie fosforany w postaci krysztalów.

6. Sposób wedlug zastrz. 4 i 5, znamien¬ ny tem, ze krysztaly soli zelaza sa wolne od nadmiaru wilgoci.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tem, ze metal bedacy w elektro-napiecio- wym szeregu metali pomiedzy manganem i zelazem wlacznie rozpuszcza sie w roz¬ tworze kwasu fosforowego i tworzy roz¬ puszczalny fosforan tego metalu, który to fosforan wykrystalizowuje sie i usuwa na¬ stepnie z cieczy macierzystej.

8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tem, ze uzyty metal jest zelazem, przyczem krysztaly soli zelaza osusza sie w warun¬ kach nie wplywajacych na nie utleniajaco

9. Sposób wedlug zastrz. 7 i 8, zna¬ mienny tem, ze roztwór utrzymuje sie w stanie goracym az do chwili rozpuszczenia sie calej ilosci wprowadzonego don metalu.

10. Sposób wedlug zastrz. 7, 8 i 9, zna¬ mienny tem, ze przed wykrystalizowaniem z roztworu fosforanu, roztwór ten filtruje sie.

11. Sposób wedlug zastrz. 9 i 10, zna¬ mienny tem, ze roztwór utrzymywany jest w stanie goracym, az do chwili filtrowania.

12. Sposób wedlug zastrz. 7 do 11, zna¬ mienny tem, ze stosuje sie w nim roztwór kwasu fosforowego o stezeniu 60% do 75%.

13. Sposób wedlug zastrz. 7 do 12, zna¬ mienny tem, ze metal stosowany w nim jest zelazem manganowem.

14. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tem, ze w wodzie rozpuszcza sie jeden ze zwiazków wedlug zastrz. 1 do 6, poczem otrzymany roztwór gotuje sie, a nastepnie zanurza w nim wyrób zelazny az do chwili utworzenia sie na wyrobie powloki fosfora¬ nu nierozpuszczalnego.

15. Sposób wedlug zastrz. 14, znamien¬ ny tem, ze roztwór zabezpieczajacy od rdzy próbuje sie od czasu do czasu na kwasowosc i dopelnia go eie dodajac odpo¬ wiednia ilosc zwiazku chemicznego w celu podniesienia kwasowosci roztworu do mocy zadanej. Parker Rust Proof Company. Zastepca: I. Myszczynski. rzecznik patentowy Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL PL