CH150367A - Verfahren zum Herstellen von Gegenständen aus Stahl oder Gusseisen, die auch in Seewasser und feuchtem Erdreich geringe Neigung zum Rosten besitzen. - Google Patents

Description

  Verfahren zum Herstellen von Gegenständen aus Stahl oder Gusseisen, die auch in  Seewasser und feuchtem Erdreich geringe Neigung zum Rosten besitzen.    Den Gegenstand der     Erfindung    bildet ein  Verfahren zum Herstellen von Gegenständen  aus Stahl- oder Gusseisen mit geringer Nei  gung zum Rosten. Es ist bekannt, dass ein  Zusatz von Kupfer zum Stahl und Gusseisen  in Mengen von 0,2 bis<B>0,3%,</B> in manchen  Fällen auch mehr, die Korrosionsbeständig  keit an der Atmosphäre und in. sauren Wäs  sern erhöht. Trotz umfassender Arbeiten auf  diesem Gebiete war jedoch     bislang,die    Wir  kungsweise des Kupfers auf den Korrosions  verlauf noch unbekannt. Ferner ist die Frage  des erhöhten Korrosionswiderstandes in neu  tralem (Fluss- oder See-) Wasser noch um  stritten.  



  Versuche der Erfinder haben nun er  geben, dass die den Rostvorgang hemmende  Wirkung bei Zusatz des Kupfers zum Stahl  und Gusseisen grundsätzlich auf folgenden  Zusammenhängen beruht. Die durch den  Ablauf des. Rostvorganges in der Lösung sich  ausbildenden Korrosionsprodukte des Eisens    bedingen die Gegenwart von zwei- und drei  wertigen Eisenionen, deren Konzentration  durch das Löslichkeitsprodukt der     Hy-          droxyde    festgelegt ist. Dieses konstante       Ionenkonzentrationsverhältnis    erteilt dem  Korrosionsmittel ein Oxydationspotential,  dessen Höhe von En =     -I-    0,54 Volt ein Mass  für die oxydierende Kraft der Lösung ist.

    Unter dem Einfluss' dieser Oxydationskraft  der Lösung wird Kupfer neben Eisen oxy  diert und geht in Lösung, wird aber durch  die Gegenwart des Eisens sofort wieder ge  fällt und als Niederschlag festgehalten. Je  nach den für den     Entladungs-    und     Kristalli-          sationsvorga.ng    der Kupferionen massgeben  den Verhältnissen kommt es so zur Ausbil  dung einer mehr oder weniger zusammen  hängenden und deckenden Kupfer-     bezw.          Kupferoxydschicht,    wie es in destilliertem  Wasser, Regenwasser und beim Rosten an  der Atmosphäre der Fall ist, oder zu einem  Niederschlag von Schwammkupfer,

   wie es in      verdünnten wässerigen Salzlösungen beob  achtet     wurde.    - -   Das in inniger Berührung mit dem Eisen  vorliegende feinverteilte Schwammkupfer be  dingt die Ausbildung     zahlreicher    Lokalele  mente: Kupfer-Eisen, deren Wirkung sieh in  der Entstehung und Anreicherung von grü  nem     Ferrohydroxyd    äussert. Diese     Ferro-          hydroxydbildung    erfährt durch die mit dem  Oxydationsvorgang des Kupfers     zwangläufi          verbundene    Reduktion von dreiwertigem zu  zweiwertigem Eisen noch eine Verstärkung.

    Das     Ferrohy        droxyd    liegt als zähes, fest  haftendes Gel vor und     kann,    da es durch die  Tätigkeit der Lokalelemente hinreichend  rasch gebildet     wird,    als solches gipsartig  unter Wasser erhärten und dadurch wasser  undurchlässig werden, so dass die Stahlober  fläche gegen Wasserzutritt und weiteren  Korrosionsangriff geschützt ist.  



  Gemäss der Erfindung werden nun dem  Stahl oder Gusseisen, das zum Beispiel die  üblichen Elemente Kohlenstoff, Silizium,  Mangan, Phosphor oder Schwefel enthält,  solche Elemente zugesetzt, deren elektrolyti  sches Potential negativ- gegen das konstante  Oxydationspotential des Korrosionsmittels,  also kleiner     als.etwa    0,5 Volt, aber positiv  gegen das elektrolytische Potential des Aus  gangsstoffes ist und die daher, wie zum  Beispiel der bekannte Kupferzusatz, bei  dem Korrosionsvorgang durch     ionogene    Lö  sung die Bildung einer schützenden     Ferro-          hydroxydschicht    bewirken. Solche Metalle  sind zum Beispiel Antimon, Arsen, Zinn.  Durch Zusatz dieser Metalle lassen sich ähn  liche Wirkungen wie durch den Kupfer  zusatz erzielen.

   Bereits bei den sehr gerin  gen Gehalten von 0,05% oder, falls mehrere  der oben genannten Zusätze verwendet wer  den, von insgesamt 0,1 %, treten .die oben be  schriebenen Erscheinungen mit der nachfol  genden Ausbildung der undurchlässigen       Ferrohydroxydschicht    auf. Nach oben er  fährt der Zusatz der Metalle hinsichtlich  ihres korrosionshemmenden Einflusses keine  Grenze. Doch ist es     zweckmässig,    Gehalte  über 5 % nicht anzuwenden.    Ein weiteres Metall, das die erforder  lichen elektrochemischen Eigenschaften be  sitzt, ist das Nickel. Bei dem alleinigen Zu  satz dieses     Metalles    treten aber störende Ne  benerscheinungen auf, die eine     Abscheidung     von Nickel verhindern.

   Durch die gleichzei  tige Gegenwart von Kupfer, Antimon, Zinn  oder Arsen einzeln oder zu mehreren kom  biniert werden diese Nebenerscheinungen       unterdrückt,    so dass auch hier sich     eino     Schutzschicht bilden kann.     -!Man    kann     also     den an sich schon bekannten besseren Rost  widerstand der nickelhaltigen Stähle und       Gusseisensorten    durch Zusatz von. Kupfer.  Antimon, Zinn oder Arsen einzeln oder     zii     mehreren kombiniert erhöhen. Dieser Zusatz  übt wiederum bereits bei niedrigen Gehalten  von beispielsweise<B>0,1%</B> die oben genannten  Wirkungen aus.  



  Günstige Eigenschaften werden auch er  zielt, wenn man die günstige Wirkung der  Zusätze Antimon, Arsen oder Zinn einzeln  oder gemeinsam mit dem an sich bekannten  Kupferzusatz, beispielsweise in Mengen bis  1 %, kombiniert.  



  Die Beständigkeit der undurchlässigen  Schutzschicht erfährt aber eine     Einsührän-          kung    durch den Umstand, dass der Sauerstoff  der Lösung die Schicht allmählich zu körni  gem und durchlässigem schwarzem Rost       (Fe0.        Fe203)    und weiterhin zu braunem  Rost     (Fe,03)    oxydiert. Die hierdurch ent  stehenden Durchlässe, Löcher und Risse in  der     Ferrohydroxydschicht    beeinträchtigen  ihre Schutzwirkung, können sie vorüber  gehend sogar aufheben. Diese durch Oxyda  tion der     Ferrohydroxydschicht    auftretend  schädliche Wirkung kann unwirksam ge  macht werden, wenn man neben einem Zu  satz von Arsen, Antimon, Zinn oder Kupfer.

    noch kleine Mengen von Metallen zusetzt.  deren Oxydationsprodukte infolge ihrer che  mischen Beschaffenheit nicht weiter oxydiert.  werden können, die ferner infolge ihrer näh  klebrigen,     gelartigen    Konsistenz in den     po..     rösen, schwammigen Niederschlägen haften  bleiben und unter Wasser erhärten und un  durchlässig werden. Solche Metalle sind zum      Beispiel Magnesium, Aluminium und Nickel.  Die erwähnte Wirkung wird bereits durch  verhältnismässig kleine Zusätze erzielt, die  beispielsweise bei Aluminium 0,05 bis 0,5 %  betragen. Ein höherer Zusatz ist ebenfalls  wirksam, ohne jedoch bei Stählen besondere  Vorteile zu bringen.

   Diese Beschränkung  gilt aber nicht für Gusseisen, bei dem der  Bestwert der Schutzwirkung je nach der  sonstigen Zusammensetzung zwischen 0,5 bis  5 % Aluminium erreicht wird, wenngleich  auch hier von Gehalten von 0,05 % ab eine  Schutzwirkung     auftritt,    die wertvoll ist.  Magnesium übt diese Wirkung im Stahl und  Gusseisen<B>-</B>in Mengen von 0,1 bis 5 % aus;  jedoch werden im allgemeinen mit Rücksicht  auf die mechanischen Eigenschaften des  Stahls oder     Gusseisens    so hohe Gehalte von  diesem Zusatz besser vermieden.

   Der Nickel  zusatz kann 0,2 % oder mehr betragen und,  wo Gründe der     Wohlfeilheit    es nicht verbie  ten, bis zu     10%    gesteigert werden, da bis zu  diesem Gehalt eine merkliche Erhöhung der  Beständigkeit durch wachsenden Nickel  gehalt bewirkt wird. Selbstverständlich ist  die Massnahme des Zusatzes der genannten  Metalle auch möglich bei der     Flurstellung    von  Gegenständen aus Stahl und     Gusseisen,    die  nur der atmosphärischen Korrosion unterlie  gen; hier reicht jedoch der Kupfergehalt  allein meist aus, um eine brauchbare Wir  kung zu erzielen.  



  Die schützende Wirkung durch Zusätze  der genannten Metalle bleibt auch noch er  halten, wenn der Stahl aus andern Gründen  mit Elementen, wie zum Beispiel Mangan,  Silizium, Phosphor, Chrom, Wolfram, Mo  lybdän,     Vanadin,    Kobalt, Titan, Bor,     Zirkon,     Beryllium in den gebräuchlichen Mengen le  giert wird.

Claims (1)

1. PATENTAINTSPRUCH: Verfahren zum Herstellen von Gegenstän den aus Stahl oder Gusseisen, die auch in Seewasser und feuchtem Erdreich geringe Neigung zum Rosten besitzen, dadurch ge kennzeichnet, dass dem Stahl oder Gusseisen solche Elemente zugesetzt werden, deren elektrolytisches Potential negativ gegen das konstante Oxydationspotential des Korro sionsmittels, also kleiner als etwa 0,5 Volt.

   aber positiv gegen das elektrolytische Poten tial des Ausgangsstoffes ist, so dass sie hei dem Korrosionsvorgang durch ionogene Lii- sung die Bildung einer schützenden Ferro- hydroxydschicht bewirken. UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Zusätze Arsen, Antimon und Zinn in Mengen von 0,05 bis 5 % verwendet wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Zusätze von Arsen, Antimon und Zinn gemeinsam in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 5 % verwendet werden. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Zusätze Arsen, Antimon und Zimt in i#Ten- gen von 0,1 bis 5% und ausserdem Kupfer in Mengen bis 1 % verwendet wird. $. Verfahren nach Patentanspruch und I1n- teranspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Magnesium in Mengen von 0,1 bis 5 %. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch und UTn-- teranspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Nickel in Mengen von 0,2 bi, 10%. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Un- teranspruch 1, gekennzeichnet durch einen Zusatz von Aluminium in Mengen von 0,05 bis 5%. ?. Verfahren nach Patentanspruch, gekenn zeichnet durch die Verwendung des Zu satzes Kupfer in Mengen bis 1 % und wenigstens einen der Zusätze Aluminium in Mengen von 0,05 bis 5%, Nickel in Mengen von 0,2 bis 10%, Magnesium in Mengen von 0,1 bis 5%.