DD281426A5 - Korrosionsvermindernde stoffe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft korrosionsvermindernde Stoffe zum Schutz metallischer Oberflaechen, insbesondere Eisenoberflaechen, gegen Korrosion, die monomere und/oder polymere chelatbildende Verbindungen vom Typ des Phthalocyanins, Tetraarylporphyrins und Tetraazaanulens enthalten. Zur Verbesserung der elektrischen Leitfaehigkeit und damit einer Beschleunigung der fuer die Metallpassivierung notwendigen Elektronenuebergangsprozesse werden diese organischen Verbindungen in geeigneter Weise auf elektrisch leitende Pulvermaterialien aufgebracht.

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, organische Verbindungen als Korrosionsschutzpigmente allein oder in Kombination mit anorganischen Pigmenten und/oder Füllstoffen in organischen Schutzschichten einzusetzen. Solche organischen Verbindungen sind z. B.

Benzidinphosphat, Benzidinmolybdat, Benzidinhexacyanoferrat, organische Phosphon- und Arsonsäuren und aromatische sowie aliphatische Karbonsäuren und deren Salze, wie Benzoateund Laureate.

Dort, wo ein fester Überzug in der geschilderten Art nicht möglich oder erwünscht ist, werden dem das Metall umgebenden Medium, wie wäßrige Lösungen von chemischen Substanzen, nichtwäßrige Lösungen oder reine chemische Medien, z.B.

Schmiermittel, oder auch dem umgebenden Gasraum spezielle organische oder anorganische Stoffe zugesetzt, die als Inhibitoren oder Passivatoren wirken. Über diese Inhibitoren und Passivatoren liegen zahlreiche Veröffentlichungen und Patente vor, die den Einsatz dieser Substanzen beschreiben.

Auch chelatbildende organische Verbindungen sind für den Korrosionsschutz beschrieben worden, z. B. Tannine, a-Nitroso-ß-Naphthol usw.

Der Nachteil vieler der gebräuchlichen anorganischen und organischen Zusatzstoffe liegt in ihrer Giftigkeit, z. B. Zinkchromat, und/oder in ihrer ungünstigen Beeinflussung der Umwelt begründet, wie z. B. Amine. Weiterhin beeinträchtigen besonders die· anorganischen Zusatzstoffe die Einsatzfähigkeit von damit formulierten überschweißbaren Grundanstrichen bzw. schließen deren Einsatz als überschweißbare Grundanstriche überhaupt aus.

Es wurde bereits vorgeschlagen, monomere und/oder polymere chelatbildende organische Substanzen in metallfreier und metallhaltiger Form vom Typ des Phthalocyanins, Tetraarylporphyrins oder Tetraazulens mit verschiedenen Substituenten und Heteroatomen, die über die Eigenschaft verfügen, die Sauerstoffreduktion an der Metalloberfläche zu katalysieren, einzusetzen.

Ein Nachteil solcher Stoffe besteht jedoch in ihrer sehr geringen elektrischen Leitfähigkeit, so daß die für die Metallpassivierung notwendigen Elektronenübartragungsprozesse nur langsam und lokal ablaufen können.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die Korrosionsschutzwirkung der chelatbildenden organischen Substanzen zu verbessern.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die für die Metallpassivierung notwendigen Elektronenübertragungsprozesse zu erleichtern und zu beschleunigen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem auf pulverförmige, elektrisch leitende Stoffe aus z. B. Graphit, Ruß, Aluminium, Magnesium, Zink, Eisen und anderen Metallen oder Gemischen davon aufgebrachte monomere und/oder polymere, metallhaltige oder meiallfreie, chelatbildende Verbindungen vom Typ des Phthalocyanins, Tetraarylporphyrins oder Tetraazaanulens eingesetzt werden.

Die organischen Chelatsysteme wurden nach verschiedenen Methoden, wie z. B. durch Auffällen aus Lösungsmitteln, Aufdampfen oder A jfsynthetisieren, d. h. Bildung der Stoffe unmittelbar auf den Pulvermaterialien, bis zur teilweisen oder vollständigen Bedeckung der Oberfläche der pulverförmigen Trägermaterialien aufgebracht.

Die so erhaltenen Materialien können allein in geeigneter Weise auf die metallischen Oberflächen aufgebracht werden oder als Zusätze zu organischen, anorganischen oder metallischen Schutzschichten /ur Anwendung kommen, wie z. B. Klarlacke und pigmentiert« Anstrichstoffe auch in wäßriger Form. Es ist ebenfalls ein Zusatz zu anderen, vorzugsweise flüssigen, korrodierend wirkenden Medien oder das Metall umgebenden Meiien, wie z.B. Schmiermitteln, hydraulischen Flüssigkeiten, Mineralölen oder polymeren Korrosionsschutzmitteln, möglich. Die Verwendung in gasförmigen Medien ist ebenfalls möglich. Gleichfalls kann in gegebenen Fällen eine Kombination der erfindungsgemäßen Stoffe mit bekannten Inhibitoren, Passivatoren, elektrochemisch aktiven und chemisch inaktiven Pigmenten und/oder Füllstoffen, wie z. B. Talkum, Calcit, Kaolin usw., erfolgen.

Als wirksame Zusatzmenge sind bis zu 25Ma.-%, vorzugsweise 10 bis 20Ma.-%, erkannt worden.

Ausführungsbelspiele (die Angaben erfolgen in Ma.-%)

Beisplal 1

PC-Konzentrat (15%ig) 41,0

Alkydharzlösung (60%ig in Xylol) 9,0

Trikresylphosphat 3,0

Lösungsmittelgemisch (Toluol, Xylol, Butylazetat) 23,0

Leinölfirnis 4,0

Eisenpht.halocyanin, aufgebracht auf Graphit 20,0

(Masseverhältnis1:9)

100,0

Dieser Anstrichstoff wurde mit einer Trockenschichtdicke von 25μιτι auf die metallisch reine Oberfläche von Baustahlblechan aufgetragen. Nach völliger Trocknung wurden die beschichteten Bleche verschiedenen Prüfungen unterworfen: Messung des elektrischen Potentials und der Konzentration des aufgelösten Eisens bei Dauerimmersion in wäßriger 0,5 η K₂SO₄-Lösung, Messung der Widerstandserhöhung von Stahlfolien unter SO₂-Einwirkung (modifizierter Kesternich-Test), Auswertung des Schwitzwassertestes und der Freibewitterung.

Im Vergleich mit Anstrichen der gleichen Art, die aber anstelle der mit Chelatsystemen präparierten Pulvermaterialien entweder übiiche anorganische Korrosionsschutzpigmente enthalten oder das Chelatsystem ohne Trägersubstanz, werden bessere Ergebnisse erhalten.

Beispiel 2	45,0
Alkydharz (50%ig in Xylol)	16,5
Hartharz (50%ig in Tes'benzin)	17,0
Lösungsmittelgemisch (Testbenzin, Lösungsbenzol)	0,7
Hauworhütungsmittel	0,6
Bleisikkativ	0,2
Kobaltsikkativ	20,0
Nickelphthalocyanin, aufgebracht auf Graphit
(Masseverhältnis 1:19)

100,0

Die Prüfungen des Anstrichs erfolgten in gleicher Weise wie unter Beispiel 1 beschrieben. Es wurden dabei ebenfalls bessere Ergebnisse als mit den Vergleichsanstrichen erhalten.

Beispiel 3

PC-Konzentrat (15%ig) 41,0

Alkydharzlösung (60%ig in Xylol) 9,0

Trikresylphosphat 3,0

Lösungsmittelgemisch (Toluol, Xylol, Butylazetat) 23,0

Leinölfirnis 4,0

Ce'r-i» 5,0

Kobalttetraphenylporphyrin, aufgebracht auf Aluminium 15,0

(Masseverhältnis 1:1)

100,0

Beispiel 4

Dimethylformamid 75,0

Wasser 8,5

Boratpuffer, pH 6,7 11,5

Eisenphthalocyanin auf Graphit 5,0 (Masseverhältnis 1:9)

100,0

Das Strom-Potentialverhalten von Eisenelektroden in einer Dispersion nach Beispiel 4 wurde ermittelt und ein Absinken des Eisenauflösungsstromes beim Durchleiten von Luft festgestellt, das einer um etwa 90% verminderten Korrosion entspricht. Das Ruhepotential der Eisenelektrode erhöhte sich auf -250mV (SCE).

Die Prüfung des Anstrichs ergab bessere Korrosionsschutzwirkungen als die Vergleichsanstriche.

Beispiele 5 und 6 sind dem Beispiel 2 analog, enthalten aber statt der erfindungsgerpäßen Pigmente herkömmliche Korrosionsschutzpigmente, Zinkchromat bzw. Zinkphosphat.

In der nachstehenden Tabelle sind die Ergebnisse der Korrosionsschutzprüfungen wiedergegeben.

	Test Pigment gemäß Beispiel	1 pm	2 Rostgrad/ Monat	3 Rostgrad	4 mV (SCE)	5 W	6 im
1.	Eisenphthalocyanin aufGraphit	10	0/22	0	-100	66	25
2.	Nickelphthalocyanin aufAluminium	12	0/22	0	-120	62	24
3.	Kobalttetra- phenylporphyrin auf Aluminium	32	0/22	0	-240	78	28
4.	Nickelphthalo cyanin	31	0/22	0	-140	72	26
5.	Zinkchromat	80	0/20	0	-360	173	31
6.	Zinkphosphat	66	0/18	0	-310	145	29

Test 1: Modifizierter Kesternich-Test

Der Korrosionsabtrag in pm bei SO₂-Belastung wurde durch Widerstandsmessungen an beschichteten Eisenfolien

ermittelt. Der nach 25 Wochen Prüfdauer erhaltene Wert ist angegeben. Die S0₂-Konzentration betrug 0,67 VoL-%, Test 2: Schwitzwassertest

Der Schwitzwassertest wurde als Dauerbelastung mit Wasserdampf bei 4O⁰C durchgeführt. Test 3: Auslagerung

Die Auslagerung erfolgte auf einem Bewitterungsstand in Großstadtatmosphäre. Die Auslagerungszeit betrug 30

Monate

Test 4: Ruhepotential

Es wurde das Ruhepotential beschichteter Eisenelektroden in 0,5 η K₂SO₄-LoSUrIg vermessen und der eingestellte Wert ,

am 100.Tag der Immersion angegeben

Tust 5: Die aufgelöste Eisenmenge wurde nach einer Immersion beschichteter Stahlbleche von 7 cm² Fläche in wäßriger 0,5 η

K₂SOyLösung nach 100 Tagen mit Hilfe des Phenanthrolin-Eisen-Komplexes ermittelt und spektroskopisch vermessen. Test 6: Stärke der Beschichtung auf den verwendeten Prüfblechen.

Claims (1)

1. Korrosionsvermindernde Stoffe auf der Basis organischer Chelatsystemo, dadurch gekennzeichnet, daß auf elektrisch leitende Pulver oder Pulvergemisch» aus z. B. Graphit, Ruß oder Metall chelatbildende Verbindungen vom Typ des Phtalocyanins, Tetraarylporphyrins oder Tetraazaanulens aufgebracht sind.

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft korrosionsvermindernde Stoffe zum Schutz metallischer Gegenstände, insbesondere solcher aus Eisenwerkstoffen, vor Korrosion auf der Basis organischer Chelatsysteme.